Single atom catalysts in Van der Waals gaps.
Single atom catalysts in Van der Waals gaps.
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范德华能隙中的单原子催化剂
DOI：
10.1038/s41467-022-34572-3
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发表时间：
2022-11-11
影响因子：
16.6
通讯作者：
Gong, Yongji
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang, Huaning;Yang, Weiwei;Xu, Mingquan;Wang, Erqing;Wei, Yi;Liu, Wei;Gu, Xiaokang;Liu, Lixuan;Chen, Qian;Zhai, Pengbo;Zou, Xiaolong;Ajayan, Pulickel M.;Zhou, Wu;Gong, Yongji
单原子催化剂提供有效利用的活性位点以提高催化活性，同时提高稳定性并将活性提高到其本体金属对应物的水平是巨大的挑战。在这里，我们通过将金属单原子限制在二维 SnS2 的范德华间隙中，展示了一系列具有不同相互作用类型的单原子催化剂。贵金属单原子与主体之间相对较弱的键合使得单原子比具有强化学键合的单原子具有更强的内在催化活性，而与表面物理吸附的单原子催化剂相比，层状材料提供的保护导致了超高的稳定性。具体来说，微量Pt插层SnS2催化剂在析氢反应中具有优异的长期耐久性和与商用10wt％Pt/C催化剂相当的性能。这项工作为探索各种二维材料中的高性能插层单原子电催化剂开辟了一条途径。
Single-atom catalysts provide efficiently utilized active sites to improve catalytic activities while improving the stability and enhancing the activities to the level of their bulk metallic counterparts are grand challenges. Herein, we demonstrate a family of single-atom catalysts with different interaction types by confining metal single atoms into the van der Waals gap of two-dimensional SnS2. The relatively weak bonding between the noble metal single atoms and the host endows the single atoms with more intrinsic catalytic activity compared to the ones with strong chemical bonding, while the protection offered by the layered material leads to ultrahigh stability compared to the physically adsorbed single-atom catalysts on the surface. Specifically, the trace Pt-intercalated SnS2catalyst has superior long-term durability and comparable performance to that of commercial 10 wt% Pt/C catalyst in hydrogen evolution reaction. This work opens an avenue to explore high-performance intercalated single-atom electrocatalysts within various two-dimensional materials.
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