报告人: 崔萍 教授
中国科学技术大学
地 点: 江湾校区物理楼C311
时 间: 5月16日周四 14:00-15:00
题 目: 基于二维层状材料的限域催化与拓扑催化在析氢反应中的作用
摘 要: 作为理想的清洁能源，氢气一直受到广泛关注。在通过析氢反应产氢的过程中，氢气的生成速率与氢原子在催化剂上的吸附能呈现著名的“火山型”依赖关系，其峰值附近的金属催化效率最高，但均为贵重金属。如何提高传统催化材料的活性，寻找相对廉价的新型催化剂，一直是该研究领域的核心问题。这里，我们通过第一性原理计算，围绕不同催化活性中心，探讨了几种基于二维层状材料的析氢反应的廉价催化剂材料。首先，研究了主要依赖于边缘活性中心的MoS2催化剂，通过揭示其边缘结构的原子尺度重构机制，试图理解MoS2边缘结构、边缘态与边缘化学活性的依赖关系。然后，通过不同调控手段改变材料物性，扩展到整个表面都有催化活性的体系。具体体系包括：1）借鉴限域催化的概念，通过石墨烯修饰不同金属表面，利用限域效应改变金属表面的催化活性，预言了单层石墨烯覆盖下的镍表面具有高催化活性，达到“点镍成金”的效果。2）利用拓扑绝缘体的鲁棒表面态来优化常规材料在析氢反应中的催化活性，预言了单层ZnSe/Bi2Se3异质结在表面悬挂键与拓扑表面态协同作用下催化活性达到最佳值。这些基于二维材料的研究为氢气的廉价制备以及其它工业上重要的化学过程提供了新思路。
