作者:王兆昱 来源:中国科学报 发布时间:2024/4/19 19:07:05
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瑞典制备单原子层黄金,有望应用于二氧化碳转化、制氢等

 

4月16日,瑞典林雪平大学科研团队在学术期刊《自然-合成》发表成果,制备出只有单原子层厚度的黄金薄片“金烯(goldene)”,拓展了金的特性,可应用于二氧化碳转化、制氢和生产增值化学品等。

材料在极薄时会展现出超乎寻常的特性,例如被誉为“新材料之王”的石墨烯就是一种单原子层厚度的碳材料。金通常属于金属,但若达到单原子层厚度,就可成为半导体。科学家一直尝试制备单原子层厚度的金,但由于金原子容易聚集到一起而未能成功。

瑞典科研团队首先使用一种钛硅碳化物导电陶瓷,硅在其中以薄层形式存在。在该材料上涂覆一层金并加热到高温后,硅层会被金层取代,形成钛金碳化物。之后,采用日本发明的化学试剂“村上试剂”进行湿法刻蚀,去除碳残留物,从而分离出钛金碳化物中薄薄的金层,解决了金的分离难题。通过调整试剂的浓度和蚀刻时间,科研团队发现,试剂浓度越低且蚀刻时间越长,效果越好,且整个蚀刻过程必须避光,以防因光照生成氰化物溶解掉金。然后添加表面活性剂以分隔和稳定金层,避免二维金材料卷曲。最终成功从溶液中收集金层,并利用电子显微镜确认了制备成功。

该科研团队表示,当金转变为二维材料后会具有许多新的特性,未来可用于二氧化碳转化、氢气催化与生产、增值化学品的选择性生产、水净化、通信等等,下一步将研究是否能对其他贵金属进行同样的处理,并确定新材料的其他应用。此外,通过这种方法处理之后,金在各种应用中的用量将大大减少。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s44160-024-00518-4

 
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