原子厚的二維(2D)材料具有激動人心的物理、化學和電學性質，在新一代科學技術中受到越來越多的關注，在催化和能源科學方面顯示出巨大的前景。然而，基于這類材料的高效催化體系的精確設計和合成仍然面臨許多困難，特別是如何控制制備結構確定的、高活性的、原子尺度分布的材料體系。
近日，山東大學薛玉瑞教授，中科院化學所李玉良院士成功地在2D GDY表面合成了零價金屬Os納米片，從單個原子逐漸生長成由金屬Os原子組成的大面積單原子層納米片。
文章要點
1）該方法簡單、可控，從單個原子逐漸生長成大面積的單原子層狀的由金屬Os原子組成的納米薄片。
2）Os/GDY表現出了優異的性能，堿性模擬海水中，在500 mA cm?2時的超低過電位為49 mV，長期穩定性達到了800 h。50 mV 下 18.6 mA cm?2 的超高 j0 和 3.89 H2 s?1 的 TOF 也實現了前所未有的性能。
3）實驗和DFT計算表明，優異的HER性能歸因于GDY與金屬原子之間強烈的表面相互作用，導致GDY表面出現高密度的電荷分布。高活性表面導致不完全的電荷轉移效應，有效驅動催化過程，使吉布斯自由能達到最佳，從而表現出較高的本構催化活性和穩定性。
該催化體系的發現為新型催化劑的開發提供了巨大的空間。
參考文獻
Yang Gao, et al, Self-Organized Gradually Single-Atom-Layer of Metal Osmium for an Unprecedented Hydrogen Production from Seawater, J. Am. Chem. Soc., 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c00027
https://doi.org/10.1021/jacs.4c00027
