Small: 自润湿驱动Ag NPs单原子化,实现高效光催化析氢

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on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">尺寸小于10 nm的金属纳米粒子(NPs)显示出许多优异特性,包括低熔点、液体状伪弹性和出色的析氢性能。

近日,中山大学杨国伟广东石油化工学院Yan He等在氮化碳(CN)上对尺寸小于5 nm的Ag NPs进行纳米级自润湿驱动单原子化以制备Ag单原子催化剂(Ag1/CN SAC),并建立了阐明Ag NPs分解成单个原子的热力学方法。
密度泛函理论(DFT)计算表明,它对于单个Ag原子分散而不是CN上的Ag NPs是热力学稳定的,然而,由于高表面原子迁移势垒,这种自发过程很难发生在动力学中的大颗粒中。DFT计算还表明,具有液体状特性的Ag NPs具有极低的表面原子迁移势垒和与CN的稳健界面相互作用。
此外,分子动力学(MD)模拟表明,由于强界面相互作用和纳米级的巨大驱动力,Ag NPs很容易在CN上自发分散成单个原子,这些相互作用源于纳米粒子表面Ag原子的内聚能与CN中Ag原子的过剩能量之间的平衡。
所制备的Ag1/CNSAC的光催化析氢活性(3690 μm{attr}3223{/attr}l g-1 h-1)比CN上的Pt纳米颗粒(3192 μmmol g-1 h-1)更有效。因此,这种纳米级自润湿驱动的NPs 单原子化为大规模合成具有高光催化析氢活性的热稳定SACs提供了一种有效策略。
Nanoscale Self-Wetting Driven Monatomization of Ag Nanoparticle for Excellent Photocatalytic Hydrogen Evolution. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202107840


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