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卟啉基单原子层二维材料(PML)在催化领域的优势
发布时间:2020-11-18     作者:axc   分享到:


在石墨烯被发现之前,物理学家普遍认为在单原子层厚度下,热力学涨落会造成二维材料的不稳定性和不连续性。

通过机械剥离法制备出石墨烯。石墨烯的发现立即吸引了科研工作者的关注,也开启了二维单原子层材料研究的新纪元。在随后的十几年里,新的二维单原子层材料也不断地被发现并利用,例如磷烯(Phosphorene)、硅烯(silicene)、锡烯(stanene)、锗烯(germanene)、MXene(二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物)、过渡金属二硫属化物(TMD)以及新的碳同素异形体石墨炔等。

通过简易的方法,制备了厚度仅为2.8 Å的卟啉基单原子层二维材料(PML)。虽然1 nm~2 nm厚的卟啉基超薄纳米片已出现多次,但大批量制备自支撑的毫米级卟啉基单原子层二维材料仍具有挑战性。卟啉基单原子层是由金属卟啉单体通过交联反应形成单原子层材料,具体的分子结构示意图如图所示。其厚度非常均匀,仅为0.28 nm,与单个卟啉环的理论原子厚度(2.7 Å) 完全吻合。在形貌上卟啉基单原子层和石墨烯高度相似,更有意思的是卟啉基单原子层的XRD谱图与氧化石墨烯高度吻合。

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卟啉基单原子层材料在催化领域的优势

1.单原子层结构能将传质速率提高,同时也可以实现催化位点的利用率。

2.与传统二维材料通过制造缺陷引入催化位点相比,卟啉基单原子层的均一性和周期性结构使金属催化位点高度统一。

3.单原子层中卟啉基元的金属催化位点是可调控的,从而表现出金属催化位点与产物之间的构效关系。使用卟啉铜和卟啉金为单体,分别制备了以Cu-N4和Au-N4为催化位点的两种卟啉基单原子层材料。在CO2电催化过程中,以Cu-N4为催化位点的单原子层对HCOO-和CH4具有高选择性(-0.7 V下法拉第效率分别为80.9%和11.5%),而以Au-N4为催化位点的单原子层主要生成HCOO-和CO(-0.8 V下法拉第效率分别为40.9%和34.4%)。

卟啉系列产品:

锆基卟啉金属-有机骨架材料(PCN-224)

金属卟啉光敏剂的MOFs(PCN-222(Pd))

卟啉-锆金属有机骨架材料PCN222(Zr)

卟啉四羧酸配体构筑的Zr-MOF(PCN-222)

卟啉酞菁纳米金属—有机框架材料

亚氨基二乙酸修饰四苯基卟啉光敏剂

酞菁卟啉光敏剂修饰纳米TiO2

硝基四磺基苯基卟啉光敏剂

10-羟基喜树碱/卟啉类光敏剂复合制剂

氟化透明质酸卟啉光敏剂

络合卟啉含糖光敏剂

姜黄素桥连卟啉光敏剂

厚朴酚桥连卟啉光敏剂

新型2-氢醌-卟啉光敏剂

抗菌活性氨基酸卟啉光敏剂4I

硝基四磺基苯基卟啉光敏剂

卟啉锡光敏剂

苯并叶绿卟啉类光敏剂

光敏剂叶酸-卟啉

光敏剂2-氢醌四甲氧基苯基卟啉镍(Ⅱ)

四(对-羟基苯基)卟啉光敏剂

星状磷光铂(II)卟啉光敏剂(Pt-1,Pt-2和Pt-3)

卟啉接枝细菌纤维素

双层卟啉酞菁铈功能化纳米硫化镉

羟基卟啉功能化的碳纳米管

四甲氧基苯基卟啉功能化氮掺杂介孔碳


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