从光、电催化再到高被引工作谢毅院士近期工作让你大饱眼福

1、光催化工作介绍双金属位点CuIn5S8超薄纳米片实现高选择性光催化CO2还原成CH4作者构建一种双金属位点型超薄纳米片用于精准调控CO2还原产物的选择性。理论模拟和原位红外光谱测试结果表明，低配位的Cu和In位点能够与CO2分 子作用生成高稳定的Cu-C-O-In中间体， 由于该中间体的C原子上加氢形成CHO 中间体的反应是放热反应，能够自发的进行，从而使其更倾向于生成甲烷。工作介绍在缺陷表面增强超氧化物生成，实现高选择性光氧化工作介绍ACS Nano综述：二维黑磷光催化二维黑磷因其有趣的化学和物理性质在光催化过程中引起极大的关注。作者总结概述了多体效应在基于二维黑磷的光催化中的关键作用，并举

2、例说明相关光诱导物种主导的光激发过程与其中涉及的光催化行为之间的关系。最后，本文还讨论了基于二维黑磷的太阳能利用的相关挑战和机遇。工作介绍多孔WO3纳米片实现光催化固氮直接合成硝酸作者以层状水合氧化钨为前驱物，经拓扑转化得到了高活性面暴露的厚度约为3.5nm的多孔纳米片。超薄纳米片结构富含吸附位点，在不加牺牲剂和助催化剂的情况下，其催化产硝酸的产率为1.92 mgg-1h-1。理论计算表明，多孔纳米片内层高动量电子的跃迁参与光催化反应过程，可提高催化产硝酸的效率。工作介绍二维超薄黑磷的光催化应用作者利用液相剥离法制备了超薄黑磷纳米片，并对其光激 发过程进行了研究。结合光致发光谱和超快光谱，研究

3、人员证实了在可见光和紫外光激发下黑磷纳米片分别呈现出两套显著不同的荧光发射和动力学弛豫过程，揭示了二维超薄黑磷中存在的子能带结构和激发光子能量依赖的光激发过程。得益于此，黑磷纳米片光催化活性氧物种的产生具有显著的光开关特性：可见光和紫外光激发下，黑磷纳米片产生的主要活性氧物种分别为单线态氧和羟基自由基。工作介绍半导体光催化剂激子过程的调控鉴于具有混乱能量梯度的结构因素能够使得激子解离成自由载流子，研究人员以BiOBr材料为例提出通过缺陷结构的引入来提升材料载流子相关光催化性能。理论模拟显示，随着距离氧空位越来越近，原本由铋原子主导的带边电荷密度分布逐渐变为由铋、溴原子的同时主导， 这预示着激子

4、在氧空位附近不稳定。光致发光谱分析显示， 较之无缺陷样品，含氧空位样品的激子发射强度降低和寿命加快，同时氧空位发射明显依赖于激子态发射，说明氧空位能够加速体系中的激子解离。超快光谱显示， 含氧空位BiOBr样品的载流子驰豫时间较之无缺陷样品具有大约12倍提升，证实了体系中提升的激子解离过程和增加的自由载流子产率。光催化测试显示，无缺陷和含氧空位BiOBr在可见光激发下产生的活性氧物种分别为单线态氧和超氧自由基，说明了两种材料中分别由激子和载流子主导的光催化过程，进一步印证了氧空位诱导的激子解离现象。得益于其提升的自由载流子产生，含氧空位BiOBr材料呈现出优异的选择性苄胺偶和氧化反应活性。电催

5、化工作介绍N掺杂石墨烯上负载单原子Mo，高效催化CO2还原成甲酸盐作者利用单Mo原子负载超薄N掺杂石墨烯，将二氧化碳电催化还原为甲酸盐。以离子液体(ILs)为电解质时，电催化剂的催化效率比常规N掺杂石墨烯有显著提高。MoNG的电催化CO2生成甲酸盐的法拉第效率比N掺杂石墨烯提高了一倍，甲酸盐产率达到747 mmol/(gcatalh )。工作介绍原子级分散Sn+位点实现高效稳定的CO2电还原以金属Sn为例，作者首先采用快速冷冻-真空干燥-煅烧方法制备了千克级的单原子Sn+负载N掺杂石墨烯。同步辐射X射线吸收精 细结构和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜证明原子分散的Sn 原子带正电荷， 使得CO

6、2 活化和质子化能够通过稳定CO2* 和HCOO-*自发地进行。此外，N掺杂也促进了限速的甲酸解吸步骤。工作介绍结构扭曲的CoxFe1-xWO4，用于高效析氧工作介绍Chem综述解读二维电催化水分解催化剂：玩转电荷分布和自旋态调控具有特殊原子和电子结构的二维（2D）超薄固体在追求高效电催化性能方面具有无限的潜力，并已被确定为研究催化剂构效关系的完美平台。在这篇综述中，作者首先清楚地揭示了本征电荷与自旋序和电催化性质之间的基本关系。然后，在此 基础上，作者总结了最近在2D超薄固体中调节电学行为和自旋序以优化电催化水分解性能的尝试。此外，作者强调了超薄电催化剂中晶格，电荷和自旋序之间的耦合关系。最

7、后，作者们还就这个充满希望的领域中存在的挑战和未来的研究方向提出了一些十分有价值的个人观点。工作介绍富含氟终止基的超薄MXene纳米片，实现高效电催化析氢二维过渡金属碳化物可作为电催化剂。其中，原子厚度Ti2CTx模型(其中Tx为表面终止基，如-F、-O、-OH)纳米片，理论计算和电化学实验表明，表面富含F端可以促进Ti2CTx纳米片的质子吸附动力学，降低其电荷转移阻力，从而提高活性位点的反应活性，有利于电极动力学。高被引工作介绍，自工作介绍2D原子层中的离域自旋状态增强电催化氧析出作者首次采用没有高或低自旋态的NiII基化合物 显示出在将原子层引入结构变形之后，它们的 旋态可以被离域。Ni原

8、子的离域自旋状态不仅可以提供高导电性，而且可以提供活性位点与体系 的反应中间体之间的低吸附能。结果如预期的那样，具有结构变形的镍-硫族化物的超薄纳米片显示出显著增强的电催化氧析出活性。工作介绍ZnIn2S4层缺陷介导的电子空穴分离，用于光驱动CO2还原工作介绍富含缺陷的MoS2纳米壁催化剂用于高效析氢作者制备了厚度可控的缺陷MoS2纳米壁催化剂，并显著提高了催化剂的性能。受益于高度暴露活跃网站和边缘粗糙 表面伴随着特殊的结构，富含缺陷的二硫化钼纳米壁催化剂显示优异的HER活性。工作介绍层内奥斯瓦尔德熟化过程制备超薄纳米筛用于增强的电催化析氧反应受制备核壳结构的经典机理奥斯瓦尔德熟化机理的启发，

9、作者首次提出了二维限域的刻蚀层间奥斯瓦尔德熟化机理，实现了氢氧化镍超薄纳米筛的制备。通过液相剥离，作者首先合成了镍铝双金属氢氧化物（ Ni-Al LDH）超薄纳米片，进而通过强碱环境下温和的水热反应，实现了原位的铝组分刻蚀去除与镍组分层内奥斯瓦尔德熟化，得以实现片内成孔以及孔径均一化。通过时间演化的形貌分析结合DFT理论计算，作者对层内奥斯瓦尔德熟化的机理做了系统阐释，使其有望成为一种具有普适性的合成新策略。工作介绍单层BiVO4光催化还原CO2制甲醇本文中作者制备了克级的单层的BiVO4，单层性质使得所有的缺陷都存于表面，此外可以通过改变合成方法调节器表面空穴的多少。作者通过正电子湮灭技术和X射线荧光光谱检测其中V空穴的数量，并且通过进一步DFT计算发现V空穴使得费米能级上出现了新的缺陷能级并且使得费米能级附近出现光生空穴的富集，从而使得该材料具有更高的电导性和电子空穴分