近日，中國科學院深圳先進技術研究院材料所（籌）材料界面研究中心在二維過渡金屬氧化物制備領域取得新進展。相關成果以Facile Mass Production of Self-Supported Two-Dimensional Transitional Metal Oxides for Catalytical Applications（《簡易宏量制備適用于電催化應用的自支撐二維過渡金屬氧化物》）為題發表在化學領域期刊Chemical Communications (《化學通訊》)上。論文第一作者是康翼鴻，通訊作者是喻學鋒。論文合作者還包括Seeram Ramakrishna和朱劍豪等。
二維過渡金屬氧化物具有高比表面積、高穩定性、活性位點多等優勢，近年來受到廣泛關注，在能源催化領域展現出巨大的應用價值。但是傳統的“自上而下”或者“自下而上”的制備方法都過于復雜，需要大量的化學試劑和大量的熱能，既不經濟也不環保，無法真正實現大規模制備，限制了二維過渡金屬氧化物的工業應用。
基于此，團隊打破傳統思維，利用化學腐蝕的原理，在室溫條件且不添加任何化學試劑的情況下，僅利用過渡金屬粉末和水反應，就可以合成自支撐的二維過渡金屬氧化物納米片結構。同時通過掃描電子顯微鏡、投射電子顯微鏡、X射線光譜儀、拉姆光譜儀等一系列表征手段揭示了二維層狀過渡金屬自組裝的機制。此外，利用電化學工作站測試分析發現，通過該方法制備的自支撐的二維過渡金屬氧化物具有非常好的氧還原性能和極高的穩定性，可以媲美目前報道的最好的非貴金屬催化劑，甚至在高電流密度的情況下優于貴金屬催化劑的性能。該方法提供了一種非常簡便的適用于多種過渡金屬的二維材料制備方法，為二維材料的大規模應用提供了新思路。
上述工作得到國家自然科學基金、深圳市基礎研究項目、深港創新圈項目等的支持。
自支撐二維過渡金屬氧化物納米結構的合成示意圖。左下：自支撐二維Co3O4的結構表征。右下：自支撐二維Co3O4的電催化性能
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