二維晶體作為一種質子導電材料受到關注,因為二維晶體的原子厚度能夠阻礙原子、分子、離子,同時原子層厚度二維晶體允許質子的穿過。2D材料雖然具有優異的選擇性,但是目前二維晶體材料有關報道的質子導電性都比較低。
有鑒于此,澳門大學孫鵬展、大連理工大學郝廣平、曼徹斯特大學Marcelo Lozada-Hidalgo、Andre K. Geim等報道富含空穴位點的單層TiO2具有較高的質子滲透,同時阻礙He。
在200 ℃的質子導電性達到100 S cm-2,超過了工業制訂標準的目標。對質子的快速選擇性傳輸來自超高密度Ti原子缺陷(單位nm2的缺陷達到1個),而且單層TiO2能夠篩選?尺度的物質。
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這項研究展示了2D氧化物作為氫能技術膜材料的前景。
參考文獻
Ji, Y., Hao, GP., Tan, YT. et al. High proton conductivity through angstrom-porous titania. Nat Commun 15, 10546 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-54544-z