二维金属基纳米材料的可控制备和催化性能研究

Two dimensional metal-based nanomaterials exhibit a similar two dimensional strcuture with graphene, while the introduction of metal endues these materials with unique electronic structure and exotic physical and chemical properties. Therefore, this area attracts great attention in recent years. However, the research for these materials mainly focus on their applicaiton in electronic devices, while there are very few reports on the application in catalysis. The purpose of this project is to explore the novel preparation technology for the controllable and mass production of these two dimensional metal-based nanometerials, i.e. MoS2 and WS2. On this basis, we try to find the relationship of the structure and the electronic property of these materials with their catalytic peroperty, and study the active sites and the reaction intermediates via in-situ XAFS, NMR and Raman technology. Together with the DFT calculation, we hope to establish the catalytic model and elucidate the catalytic mechanism in order to guide the design and optimization of these catalysts, and eventually repalce or partly replace precious metal catalysts.

二维金属基纳米材料具有类似石墨烯的二维结构，但是金属的引入赋予其更加独特的电子结构和奇异的物理化学特性,近年来引起了广大研究学者的广泛关注。然而，目前对于这类材料的研究主要集中在物理器件上，关于这类材料的催化特性的研究还很少有报道。本项目旨在探索新型二维金属基纳米材料如MoS2、WS2等的宏量、可控制备技术，在此基础上，力争实现材料的结构和电子特性与催化性能相关联，并通过同步辐射XAFS、固体核磁、Raman等原位表征技术在分子水平上来研究催化剂的活性位和反应的中间体，并结合理论计算，建立催化模型，阐明该类材料的催化作用机制,为设计和优化二维金属基纳米材料指明方向，并达到替代或部分替代贵金属催化剂的目的。

二维金属基纳米材料具有类似石墨烯的二维结构，但是金属的引入赋予其更加独特的电子结构和奇异的物理化学特性,近年来引起了广大研究学者的广泛关注。然而，目前对于这类材料的研究主要集中在物理器件上，关于这类材料的催化特性的研究还很少有报道。本项目旨在探索新型二维金属基纳米材料如MoS2、WS2 等的宏量、可控制备技术，在此基础上，力争实现材料的结构和电子特性与催化性能相关联，并通过同步辐射XAFS、固体核磁、Raman 等原位表征技术在分子水平上来研究催化剂的活性位和反应的中间体，并结合理论计算，建立催化模型，阐明该类材料的催化作用机制,为设计和优化二维金属基纳米材料指明方向，并达到替代或部分替代贵金属催化剂的目的。项目执行期间，项目负责人作为第一作者或通讯作者已在国际重要学术刊物上发表论文12篇， 包括Nat. Nanotechnol. (1篇)、Nat. Commun. (1篇)、Sci. Adv. (1篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (3篇)、Energy Environ. Sci. (3篇)、Nano Energy (2篇)、Chem. Sci. (1篇)。申请发明专利7 件，并在2015年度美国化学会秋季会议上做邀请报告，第十六届国际催化会上做口头报告。相关工作多次被相关刊物评为亮点工作。