近期，江西師範(fàn)大學(xué)袁彩雷教授團(tuán)隊(duì)首次提出了一個(gè)新的層間限域策略，即將兩種單原子如NiFe雙原子錨定在二硫化鉬（MoS2）的層間，使其不僅繼承了雙單原子催化劑的高活性，也顯示出更優(yōu)異的吸附平衡、固有活性和導(dǎo)電性；同時(shí)，層間限域結(jié)構(gòu)也顯著提高了NiFe雙原子催化劑的穩(wěn)定性，進(jìn)而能在酸性條件下高效且穩(wěn)定的低成本電解水。
MoS2層間限域NiFe雙原子平面示意圖（來源：崛步化學(xué)）
空間限域策略是將活性物種限制或封裝在納米或亞納米空間中以提供平衡過渡態(tài)的獨(dú)特微環(huán)境來調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)的策略。限域微環(huán)境不僅可以抑制活性位點(diǎn)可能出現(xiàn)的團(tuán)聚和氧化問題，還使得中間産物、反應(yīng)物和産物在限域空間內(nèi)更容易轉(zhuǎn)移，可以實(shí)現(xiàn)催化劑的高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性，爲(wèi)異質(zhì)催化提供了一個(gè)有吸引力的催化平臺(tái)。
值得一提的是，層狀二維材料在構(gòu)建限域結(jié)構(gòu)領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛力。以二硫化鉬爲(wèi)例，MoS2是一種典型的層狀二維材料，晶體結(jié)構(gòu)爲(wèi)六方晶系的層片狀，具有範(fàn)德瓦爾斯相互作用的層間區(qū)域，不僅是一種有前途的限域空間，同時(shí)也可能會(huì)是穩(wěn)定功能性客體材料的納米“庇護(hù)所”。
NiFe@MoS2的電解水示意圖（來源：崛步化學(xué)）
爲(wèi)了在保持NiFe雙原子物種優(yōu)異特性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化中間體的吸附強(qiáng)度，大大加快催化動(dòng)力學(xué)，江西師範(fàn)大學(xué)研究者就將這兩種原子錨定在MoS2的層間，進(jìn)而使所製備的催化劑擁有更高的催化活性、更好的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和耐腐蝕性等特點(diǎn)，更適合應(yīng)用于酸性環(huán)境中的電解水。
該研究成果已以《Interlayer-Confined NiFe Dual Atoms within MoS2 Electrocatalyst for Ultra-Efficient Acidic Overall Water Splitting》爲(wèi)題發(fā)表在《Advanced Materials》。
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