內(nèi)容簡介

　　過渡金屬氮化物(TMNs)被認(rèn)為是一種金屬間化合物，其中氮原子被嵌入到母金屬的間隙位置。在TMNs中，金屬-氮共價(jià)鍵和金屬-金屬鍵的共存賦予了氮化物一些獨(dú)特的特性，如類金屬的電導(dǎo)性、類貴金屬鉑的電子結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)的d帶中心以及耐化學(xué)腐蝕性等。因此，TMNs作為高效電催化劑被廣泛應(yīng)用于能源催化等相關(guān)領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的TMNs合成方法存在能耗高、產(chǎn)量低、生產(chǎn)周期長等問題，限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。

　　針對上述問題，安徽大學(xué)徐坤教授課題組聯(lián)合林運(yùn)祥博士提出了一種新的合成方法——超快閃蒸焦耳加熱氮化技術(shù)。該技術(shù)的原理是利用高電流密度在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的高溫，將金屬氧化物在氨氣氣氛下轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氮化物。研究人員證明了僅需0.5秒的焦耳熱閃蒸氮化即可實(shí)現(xiàn)多種TMNs材料的快速合成，如Fe2N、Ni3N、Co4N等，同時(shí)還可以合成異質(zhì)復(fù)合陣列，如Ni3N/Co4N、Ni3N/Ni0.2Mo0.8N、Co4N/Mo16N7等。同時(shí)，研究人員還對合成的TMNs進(jìn)行了概念性應(yīng)用的電催化性能測試，結(jié)果表明，這些合成的TMNS具有優(yōu)異的電催化性能，特別是在電催化肼氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出色。其中，Co4N/Mo16N7陣列的電催化性能最佳，其幾何電流密度達(dá)100 mA cm?2時(shí)僅需23 mV (vs. RHE)。該技術(shù)是目前已知報(bào)道的TMNs氮化合成的最快方法，該方法可以為氮化物催化材料的制備提供全新思路，有望解決傳統(tǒng)TMNs制備方法中存在的能耗高、生產(chǎn)周期長等問題。此外，該技術(shù)還可以擴(kuò)展到其他材料的合成領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　圖1. 超快閃蒸焦耳加熱氮化制備氮化物示意圖

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s11426-023-1886-7

　　作者簡介

　　林運(yùn)祥，博士，男，2015年本科畢業(yè)于安徽大學(xué)，2020年博士畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，現(xiàn)任職于安徽大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院。近年來從事材料設(shè)計(jì)合成、精細(xì)結(jié)構(gòu)表征以及同步輻射研究，聚焦納米材料局域結(jié)構(gòu)調(diào)控、多尺度解析及催化機(jī)制研究等科學(xué)問題，借助同步輻射表征技術(shù)明晰催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能間內(nèi)在聯(lián)系。      

　　徐坤，安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授。2015年獲中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)無機(jī)化學(xué)博士學(xué)位(導(dǎo)師為吳長征教授、謝毅教授)，2017年6月至2020年6月在新加坡南洋理工大學(xué)從事博士后研究工作(合作導(dǎo)師為范紅金教授)。2020年6月入職安徽大學(xué)化學(xué)系開始獨(dú)立科研工作，現(xiàn)主要研究方向?yàn)榻橛^金屬態(tài)電催化材料的構(gòu)筑及其功能基元表界面修飾。

　　最后，徐坤教授課題組/林運(yùn)祥博士感謝合肥原位科技有限公司在實(shí)驗(yàn)中提供的技術(shù)幫助！