Page 50 - 《橡塑技术与装备》2024年4期
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橡塑技术与装备                                          CHINA RUBBER/PLASTICS  TECHNOLOGY  AND EQUIPMENT

             纳米材料由于在强酸或强碱环境下的化学惰性而能够                           构成。LDHs，特别是含有过渡金属的 LDHs，被广泛
             在众多氧化还原反应中充当潜在的催化剂                   [22] 。然而，    报道为具有高催化活性的有前景的催化剂，适用于与
             高电荷载流子复合率、低比表面积和质量传递差等挑战                          氧气和氢气生成相关的应用。据报道超薄 NiFe-LDH
             可能限制了催化效率，因此人们考虑采用异质结耦合、                          纳米片，厚度为 0.6  nm，并在电催化水分解反应中实
             表面缺陷工程和元素掺杂等方法来解决这个问题                   [23] 。    现了 254 mv 的过电位，并展示了优异的电荷传递性能。
                 氮族元素是 VA 族的单元素化合物，具有高能量                           作为一种环境友好的金属，铋具有广泛的有趣特
             和功率密度，并且可以通过堆叠具有不同特性的层状                           性，适用于多种应用，包括催化。基于铋的二维层状
             材料来创建异质结构，以结合每种材料的优点                    [24] 。作   纳米材料已经报道在能量转换和储存设备中展示出高
             为典型的单元素化合物家族，正交相黑磷（BP）的超                          性能。通过引入各种阳离子和阴离子到固有结构中，
             薄二维结构首次在 1914 年合成           [25] 。与石墨相比，黑         可以调控带隙从 0.3~3.6  ev，相应的光响应范围涵盖
                                                   −1
             磷可以将比容量从 372 提高到 4  200  mAh  g ，并与               了紫外到近红外。此外，光激发电载流子的有效质量
             锂和钠发生可逆反应         [26] 。此外，它们在电子应用中具              和迁移率受到限制和改善，这对于光电能量转换、光
             有热力学稳定性，能够在极端温度和湿度条件下运行，                          检测和光催化等应用是有益的。
             从而实现高效和稳定的催化反应。                                       h-BN 是一种具有类石墨层次结构的六方晶体系
                                                                                                      −1
                                                                                                          −1
                 过渡金属二硫化物（TMDs）通常由硫族原子层                        统。由于其高温抗性、高热导率（约为 390 W m  K ）、
             和过渡金属原子层交替构成。通过改变晶体中的层数，                          极其稳定的化学性质、强酸腐蚀抗性和良好的电绝缘
             可以调节 TMDs 的带隙。作为典型的 TMD 材料，基                      性，它已被用作催化剂载体或催化剂。然而，由于其
             于 MoS 2 的纳米材料具有独特的晶格振动特性、高催                       低电导率，人们尝试通过与电导材料（如还原石墨烯
             化活性、低成本和丰富的资源。到目前为止，二维层                           氧化物（rGO）和碳纳米管（CNTs））的组合来功能
             状 MoS 2 纳米材料由于其独特的特性，在各种应用中                       化 h-BN 单层，以扩展其应用范围。
             展示出取代石墨烯纳米材料的巨大潜力。利用 MoS 2                            研究表明一种由刚性有机配体和过渡金属合成
             在 N 2 还原反应中实现了杰出的催化性能。相比其他报                       的二维结构的配位化合物，作为一种金属有机框架
             道的催化剂，在相同条件下，法拉第效率和氨产率分                          （MOF）。MOFs 具有单层片状结构，厚度仅为一个原
                                             −1
             别达到了 1.17 % 和 8.08 ×10   –11  mol s  cm 。         子，具有高纵横比和后合成改性的可能性，可以实现
                                                 −2
                 共轭有机框架（COFs）是通过可逆共价键从有机                       定制孔隙用于选择性吸附和催化，并将功能基团引入
             配体形成的，被认为是先进的晶态多孔材料。在 2005                        MOFs 中。由于过渡金属在 MOF 中占据很大比例，因
             年，首次展示了利用动态共价化学原理，将小型对称                           此有利于提供大孔径尺寸、大表面积和形成多种类型
             有机结构单元连接到多孔晶体的共价有机骨架中的示                           MOF 结构的多功能性。
             例。某团队探索了一种绿色简便的方法，利用 COF 和                            二维金属纳米材料，特别是贵金属，被合成为纳
             pillar 芳烃还原的金纳米颗粒（P6-Au），形成了一种                    米片、纳米盘、纳米板、纳米带、纳米环和纳米带等
             2D 异质 P6-Au-COF 混合纳米材料，对硝基酚异构                     形式。由于其有趣的电子和结构特性，二维金属纳米
             体的还原表现出高催化性能。                                     材料已经在各种催化反应中得到应用。曾有研究表明
                 类似石墨烯的 MXenes 已经通过卷曲和层状堆积                     二维 Pd 纳米片在甲酸氧化反应中相对于商业 Pd 黑催
             的方式合成，包括单过渡金属和双过渡金属 MXenes。                       化剂表现出的显著增强效果，这归因于催化剂表面丰
             单层 MXenes 由于其费米能级附近的高电子态浓度而                       富的活性位点。
             显示出金属性质。费米能级附近的高电子态浓度表明                           1.2 合成
             MXenes 是潜在的用于催化应用的层状材料。MXenes                         自顶向下和自底向上方法被认为是合成 2D 层状
             具有优异的电子导电性、高弹性模量和良好的亲水性，                          纳米材料的两种主要方法。自顶向下合成通常被认为
             已经在混合电化学超级电容器和锂离子电池阳极等多                           是通过外部力量对层状块材料进行分离过程。该方法
             种应用中得到利用。                                         的关键是破坏层间弱范德华相互作用，并沿着层平面
                 层状双氢氧化物（LDHs）由类似镁羟石的宿主层                       断裂键，以获得 2D 超薄纳米片。有许多途径可以通
             和介层结构水分子以及带正电荷和带负电荷的阴离子                           过自顶向下方法合成 2D 纳米材料，包括液体 / 气体剥

                                                                                                         4
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