AS:二維材料表面催化機制

2021-03-05 MaterialsViews


二維材料以其優異的晶體質量以及豐富的物理化學性質,不僅為新型材料的設計提供了參考,還為研究基礎物理效應提供了可靠的平臺。四川大學材料學院王澤高特聘研究員與丹麥奧胡斯大學Mingdong Dong教授團隊研究人員早期的研究(NPG Asia Materials, 2018, 10, 703-712)系統的揭示了二硒化鎢場調製的雙極性電輸運特徵。將埋柵場效應電晶體與掃描探針顯微技術相結合,展示了二硒化鎢在雙極性調控中費米能級的移動機制。

在此基礎上,近日四川大學材料學院王澤高特聘研究員與丹麥奧胡斯大學Mingdong Dong教授、美國內布拉斯加大學林肯分校Hong-Hui Wu博士,Xiao Cheng Zeng教授合作,以單晶雙極性二硒化鎢為模型催化劑,通過微納加工手段構建了基於二硒化鎢的外場調製微反應池(Field-modulated micro-cell)。通過外場調控二硒化鎢材料的導電性質(載流子濃度、載流子類型、電導率),研究這一過程(雙極性,n型半導體和p型半導體之間切換)中二硒化鎢催化活性的演變規律。研究發現,在電催化析氫的反應中,材料中的電子載流子對催化析氫反應起著重要的作用,相同電導率的空穴為多數載流子的二硒化鎢卻不具有催化析氫活性。同時,他們還展示了一種通過外場實現對表面催化的可逆控制。這一實驗結果得到了美國內布拉斯加大學林肯分校Xiao Cheng Zeng教授團隊的理論計算支撐,並從電荷分布的角度揭示了載流子在氫原子吸附擴散中的影響機制。本文的研究,為進一步優化設計高效催化劑提供了一種新的思路。相關論文在線發表在Advanced Science(DOI:10.1002/advs.201901382)上。 

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