近日，中國(guó)海洋大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院黃明華教授團(tuán)隊(duì)與國(guó)外合作者等在Nature子刊NatureSynthesis發(fā)表了題為“Growthstrategyforsolution-phasegrowthoftwo-dimensionalnanomaterialsviaaunifiedmodel”（建立統(tǒng)一模型指導(dǎo)二維納米材料的溶液相制備）的最新國(guó)際合作研究成果，論文發(fā)表后被國(guó)際頂級(jí)期刊Science作為研究亮點(diǎn)（ResearchHighlight）進(jìn)行了報(bào)道。

發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)為加速推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”雙碳目標(biāo)的重大戰(zhàn)略提供了重要保障，可再生能源電解水制氫是目前最具潛力的低碳綠色制氫路線之一，但該制氫方式采用昂貴且稀有的貴金屬基材料如RuO2等，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。二維（2D）非貴金屬基材料由于其較高的比表面積和大量的不飽和原子等，被認(rèn)為是替代上述貴金屬催化劑的有效候選者之一。目前，大多數(shù)二維材料的合成方法因其種類(lèi)而異，主要是依靠經(jīng)驗(yàn)性的“試湊法”（trial-and-error），依然缺乏明確的反應(yīng)參數(shù)與材料結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的指導(dǎo)。

針對(duì)以上問(wèn)題，該研究通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的交叉動(dòng)態(tài)驗(yàn)證的方式，確定了溶液相沉淀法制備二維材料的定性化指導(dǎo)策略，即：（1）若某一材料的結(jié)構(gòu)在各個(gè)方向相差較大，則通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)物濃度便可實(shí)現(xiàn)材料的二維形貌生長(zhǎng)；（2）若某一材料的結(jié)構(gòu)在各個(gè)方向相差不大，則需要調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)二維形貌的生長(zhǎng)。在上述發(fā)現(xiàn)的指導(dǎo)下，確定了二維材料的一種通用化合成方案，實(shí)現(xiàn)了30余種二維材料（包含氫氧化物、氧化物、磷酸物、硫化物等）的合成，其中所制備的Fe摻雜氫氧化鈷二維材料展示出優(yōu)異的電解水制氫性能。同時(shí)，得益于簡(jiǎn)單方便的合成方法，還可以實(shí)現(xiàn)二維納米材料的克量級(jí)制備。該工作闡明了納米材料沿特定晶面生長(zhǎng)的受控影響機(jī)制，建立了指導(dǎo)特定維度材料制備的定性模型，為未來(lái)優(yōu)化合成更多復(fù)雜的二維納米材料提供了新思路。

黃明華教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事清潔氫能開(kāi)發(fā)與利用關(guān)鍵材料設(shè)計(jì)方面的研究，致力于將國(guó)家重大需求與應(yīng)用基礎(chǔ)研究相結(jié)合，重點(diǎn)研究納米材料的可控制備以及其在電解（海）水制氫和燃料電池、鋅空電池等領(lǐng)域的應(yīng)用。該文章是黃明華教授團(tuán)隊(duì)繼在中科院一區(qū)Top期刊J.EnergyChem和Angew.Chem.Int.Ed.連續(xù)發(fā)表2篇高水平論文后，在國(guó)際科研合作和人才培養(yǎng)方面取得的又一重要成果，該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)面上基金等資助。

通訊員：汪興坤