基于以上问题,中国科学技术大学的谢毅教授、孙永福特任教授课题组首次提出了一种理想的结构模型也即是局限在石墨烯壳层中的金属超薄量子片。以高活性金属Sn为例,他们通过一种空间限域的还原方法成功合成出了局限在石墨烯隔层中的金属Sn超薄量子片。通过与同步辐射国家实验室的韦世强教授、姚涛特任教授课题组合作利用同步辐射X-射线吸收精细结构谱对金属Sn超薄量子片进行了精细结构表征;XAFS结果显示出,得益于石墨烯的保护,所合成的局限在石墨烯夹层中的金属Sn超薄量子片中没有出现氧化态的Sn,且它的配位数相比块材而言有所减少,这种低配位的Sn原子使金属Sn超薄量子片能更有效地稳定CO2•-中间体。最终,局限在石墨烯隔层中的金属Sn超薄量子片表现出21.1 mA cm-2的电流密度,比石墨烯与15 nm Sn颗粒混合物、15 nm Sn颗粒以及块材分别高出2倍、2.5倍以及13倍之多。该工作发表在国际著名学术期刊《Nature Communications, 2016, 7, 12697.》上,为设计高效的电化学还原CO2催化剂提供了新思路。
该研究工作得到了基金委、科技部、中科院、教育部和校重要方向项目培育基金等项目的资助。
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