近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室博士陳偉、崔萍與同行合作，在二維材料受限催化理論研究方面取得新進(jìn)展，預(yù)言石墨烯覆蓋下鎳表面可成為理想產(chǎn)氫平臺。該研究成果近日在《納米快報》發(fā)表。

近年來，中科院大連化學(xué)物理研究所包信和研究團(tuán)隊(duì)提出了受限催化的概念。在此基礎(chǔ)上，中國科大研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出了臨界催化的概念，即選取本身已經(jīng)具有一定催化活性的廉價金屬材料，通過二維材料的修飾引入受限催化，從而大幅加快氫生成的速率。

通過第一性原理計(jì)算，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)氫原子位于石墨烯和不同金屬的界面時，其吸附能比在沒有石墨烯覆蓋的金屬上有一定程度的減弱。特別突出的是，金屬鎳面的吸附能因?yàn)槭┑母采w，其相應(yīng)的析氫能力被調(diào)控到火山型曲線的峰值附近，成為具有高催化活性的催化劑材料。同時，計(jì)算表明氫在界面處的擴(kuò)散速率仍非常快，這一性質(zhì)也確保生成物的快速收集。該研究工作為清潔能源氫氣的廉價制備以及其它一些工業(yè)上重要的化學(xué)反應(yīng)提供了新思路。