Page 56 - 《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
未来方向旨在解决一系列问题和挑战，总结如下 ：
宏观和可控的二维纳米材料生产对于催化的实际
应用至关重要。化学气相沉积和液相剥离是生产二维
层状纳米材料的潜在合成方法。最近，已经开发出能
够在材料合成过程中检测热力学和动力学反应的原位
表征设备，这对于深入了解二维纳米材料的生长机制
非常有益。除了在受控微环境中制造二维纳米催化剂
的现有进展外，使用受限合成可能是一种重要的生长
方法，可以在分子水平上提供对二维纳米材料合成的
精确控制，以用于催化应用。从长远来看，仍需开发
大规模制备具有固有催化活性的非层状原子厚度纳米
片的可控结构，这面临着重大挑战，特别是在实现对
图 8 用于选择性光还原 CO 2 的 2D ZnO 纳米材料
高质量和均匀的二维纳米材料生产的精确控制方面。
一般而言，催化活性与二维纳米催化剂的结构和
表面特性密切相关，这些特性可以调节电子属性和电
子转移。二维纳米材料的结构和表面特性与其尺寸（层
间距离、厚度和横向尺寸）、暴露表面原子密度、表面
杂质的存在、附加功能基团和表面能态相关。值得强
调的是，与基面相比，二维纳米材料丰富的边缘使其
具有更高的电子转移活性。因此，二维催化纳米材料
的设计可以通过调控缺陷、杂原子掺杂以及调节边缘
和平面来获益。
在二维纳米材料中创建具有混合复合结构已成为
激烈研究的课题，其中两种或更多具有不同各向异性
和特性的化合物为催化应用的二维纳米复合材料的设
计创造了新的可能性。此外，通过组合个体材料构建
的异质结构在提供结构和电子特性的控制方面显示出
有希望的潜力。因此，二维纳米材料在催化相关应用
领域的未来方向可能涉及创建夹层结构、受限空间结
图 9 具有光催化效应的 2D BiOCl 纳米片，用于光子肿 构和强电子相互作用。此外，多系统耦合的概念为多
瘤治疗
种机制的协同运作提供了新的机会。例如，压电半导
关注通过增强光吸收能力、增加反应位点、加速载流 体同时具有压电效应和光伏效应。通过结合这两种效
子分离和电荷迁移、改善表面反应等方面来提高催化 应，通过内部压电场耦合压电和光伏效应，可以增强
性能的新兴策略。我们还强调了它们在环境治理和生 光催化活性。
物化学技术领域的应用。 关于对二维纳米材料中催化机制的更深入的理论
与传统的块状纳米尺度催化剂相比，二维层状纳 理解，已经提出了将实验结果和理论分析联系起来的
米材料在光催化和电催化领域具有特定的优势，如暴 模型。然而，目前对二维纳米材料的催化研究更加注
露更多活性位点、更有利于反应物扩散和更大的比表 重催化活性的提升，而非催化机制的基础科学，许多
面积。此外，通过改变层厚度、表面修饰和外部刺激， 基于二维纳米催化剂的催化研究都是通过试错进行的。
对这些材料进行了大量的优化工作，以增强其稳定性、 此外，与三维块状材料相比，使用二维层状纳米催化
电学性能和机械性能。二维纳米催化剂的研究进展和 剂使反应系统更加复杂 ；因此，二维催化纳米材料基
础科学的新发展对于材料设计和发现是有益的。例如，
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