顆粒在線訊：近年來，化石燃料的過度消耗導(dǎo)致了日益嚴重的全球能源和環(huán)境危機，開發(fā)清潔、高效、可持續(xù)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)已成為未來的趨勢。電催化反應(yīng)是目前生產(chǎn)清潔能源最具前景的方法之一。借助電能驅(qū)動的電化學(xué)反應(yīng)，人們可以有效地將水和二氧化碳等環(huán)境中常見的不可燃物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氣、一氧化碳、烷烴類和醇類等可再生燃料。然而電催化能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用卻受限于電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)遲緩，以及電催化劑的成本較高和穩(wěn)定性較差等問題。因此，合理設(shè)計和制備高效、穩(wěn)定且低成本的電催化劑已成為新能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域最熱門的研究方向之一。二維金屬納米材料憑借著其巨大的比表面積、豐富的活性位點、優(yōu)異的電子傳導(dǎo)能力以及易于調(diào)控的表界面結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢，在電催化領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

在諸多合成方法中，使用各式各樣配體的濕化學(xué)合成方法被認為是大批量合成二維金屬納米材料最有效的策略。最近，香港城市大學(xué)張華教授等在《國家科學(xué)評論》 (National Science Review, NSR) 發(fā)表題為“Wet-Chemical Synthesis of Two-Dimensional Metal Nanomaterials for Electrocatalysis”的綜述文章。香港城市大學(xué)化學(xué)系博士生李子健和翟傈為本文的共同第一作者。本文綜述了近年來各種二維金屬納米材料的濕化學(xué)合成及其在電催化中的應(yīng)用的研究進展，并展望了設(shè)計與制備高性能二維金屬電催化劑的前景。

可控合成具有不同組分、形貌、厚度、尺寸及晶相的二維金屬納米材料是探索其物理化學(xué)性質(zhì)和實現(xiàn)電催化商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵要素。本文中，作者總結(jié)了一系列具有代表性的二維金屬納米材料濕化學(xué)合成方法，包括配體輔助、氣體分子輔助、模板法合成、空間限域生長、種子生長等，并總結(jié)了這些報道中二維金屬納米材料的厚度、尺寸、暴露晶面以及晶相。作者詳細整理了近年來二維金屬納米材料在各種電化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用進展，包括水分解（析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)）、氧還原反應(yīng)、甲醇/乙醇氧化反應(yīng)、甲酸氧化反應(yīng)和二氧化碳還原反應(yīng)等，并分析總結(jié)了這些材料在電催化反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)-性能的構(gòu)效關(guān)系。

此外，盡管人們在設(shè)計和制備二維金屬電催化劑方面已取得了一定的進展，但仍然存在許多挑戰(zhàn)?；谀壳暗难芯窟M展，作者提出了目前面臨的一些挑戰(zhàn)和潛在的研究方向，包括：i）使用原位表征技術(shù)（如in situ-SAXS和in situ-EXAFS等）來研究二維金屬納米材料的形成機理；ii）使用人工智能（AI）等先進技術(shù)預(yù)測和設(shè)計多元或高熵二維合金納米材料來豐富二維金屬納米材料庫；iii）精細調(diào)控二維金屬納米材料的結(jié)構(gòu)，利用厚度調(diào)控、晶面工程、缺陷工程以及晶相工程來得到具有最佳催化性能的二維金屬電催化劑。（來源：科學(xué)網(wǎng)）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab142