催化剂

近日，南开大学/郑州大学周震教授课题组对三维石墨烯宏观体在电催化领域的应用做了总结和评述。文章从三维石墨烯宏观体的构筑方法、功能化修饰策略及其在电催化领域应用等方面进行了系统深入的分析与总结。进一步对目前三维石墨烯宏观体在电催化领域应用存在的问题和挑战做出了探讨，并对未来的努力方向提出了科学性的见解。

有鉴于此，天津大学彭文朝副教授和阿德莱德大学段晓光研究员等人，使用ZnCl2，KOH和CO2活化氮和硫共掺杂的石墨烯（N，S-G），以开发出不同的缺陷和功能，所制备的石墨烯材料用作过氧单硫酸盐（PMS）活化的无金属催化剂，并探究了所制成材料的不同活化途径。

澳大利亚阿德莱德大学段晓光、天津大学彭文朝等报道了对N、S共掺杂石墨烯通过ZnCl2、KOH、CO2进行活化，从而在石墨烯中引入不同结构缺陷同时实现了各种功能化，这种修饰的碳基催化剂能够通过活化过氧单硫酸钾盐用于降解苯酚。N、S共掺杂的石墨烯表现比N掺杂石墨烯更高的催化活性，同时KOH活化的N、S共掺杂石墨烯进一步改善氧化反应活性。

他们设计制备了负载于氮掺杂石墨烯上的铱（Ir）纳米颗粒（Ir@N-G-600）。该催化剂中Ir负载量低至6.98 μg cm-2，但在酸性和碱性介质中均表现出比Pt/C、RuO2、Ir/C等商业催化剂更优的HER、OER催化活性和寿命，在1.6 V槽压下实现稳定的10 mA cm−2电解水。进一步研究表明，该催化剂的高活性与稳定性归因于其中丰富的Ir-N配位，改变了Ir原子的电子结构，形成了更有利于HER、OER过程的电子构型。

有鉴于此，天津大学杨静等报道了一种复合结构电催化剂，2H-MoS2/掺N多孔石墨烯。该电催化剂的特点在于其中含有丰富的界面Mo-吡啶N，有效的改善电催化活性。

中国科学院煤化学研究所陈朝秋、覃勇，华东理工大学段学志、中国科学院上海先进研究所姜政等报道了通过原子层沉积法合成原子结构精确Pt/石墨烯催化剂（控制单个原子、双原子、簇），具体通过高温臭氧脉冲在石墨烯上构建丰富的面内环氧基位点作为螯合基团实现。结构明确的面内环氧基位点能够实现均匀、可控、稳定的沉积Pt位点。

纳米团簇级的粒径尺寸有效的提高了电催化剂比表面积，有效的提高了贵金属铂的利用率，镍可以在较低电位下吸附羟基物种，磷元素可以有效调节铂的电子结构，降低铂的费米能级，提高其抗毒化性能。石墨烯具有表面积大，电化学酸性环境下结构稳定，电子导电性好等优点，磷掺杂石墨烯可有效提高载体表面的缺陷密度，进而进一步提高其对催化剂粒子的锚定力，提高催化剂的稳定性。

课题组将垂直石墨烯作为载体，制备了石墨烯/MoS2/FeCoNi(OH)x析氧催化剂和石墨烯/MoS2/FeCoNiPx析氢催化剂，大大提升了催化剂的性能。其中析氧催化性能尤为突出，在225和241 mV的过电位下，电流密度可达500和1000 mA/cm2。值得一提的是，这种催化剂制备工艺简单，适于规模化生产，有潜力实现工业化应用。

3D石墨烯宏观结构(3D GMs)是一种兼具微观和宏观三维结构的多孔晶体材料。这种独特的结构可以实现较大的可及表面积，暴露出许多活性位点，促进快速的质量/电子传递，并为进一步的功能修饰提供广阔的空间。所有这些特点使它们成为电催化的理想候选材料。

石墨烯-银纳米复合材料是一种干粉产品，由涂有银纳米颗粒的原始石墨烯制成。根据文献记载，这种材料具有巨大的应用潜力，如用于高导电性可穿戴电子产品的纺织品油墨、电化学传感器、催化剂、抗菌活性和重金属离子检测。

清华大学深圳国际研究生院成会明院士、周光敏副教授和北京航空航天大学张千帆、科廷大学蒋三平教授报道了以通用MoS2为例，提出并论证了SAM’@NG是一种极有前途的催化剂可有效改善钠离子插入/脱嵌时的转化反应动力学。

本文介绍的以石墨烯为载体，基于过渡金属Ni（或Fe）和Mo2C组成的催化剂， 该催化剂在生物质气化反应过程中“原位”合成，具有双活性位点结构。

1）作者发现，通过金属表面与烃的H原子接触在诱导表面纳米石墨烯合成的脱氢步骤中起着至关重要的作用。将金属针尖用作金属催化剂，选择性的与碳氢化合物分子紧密靠近以分解C-H键。通过该方法可实现中间体H原子解离并以目标选择性和可再现的方式产生环脱氢产物。2）作者通过金属针尖催化苯环性和非苯环形PAHs的脱氢，证明了该方法作为纳米石墨烯合成催化剂的普遍适用性。

由于单原子具有较高的表面能，会导致严重的团聚，因此设计通用的策略在不同载体上合成多种单原子催化剂（SACs）仍然是一项具有挑战性的工作。近日，我院陈军院士报道了一种通用的石墨烯量子点系链设计策略来合成SACs。