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華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院研究員徐小志與上?？萍即髮W(xué)教授Zhu-Jun Wang、北京大學(xué)教授劉開輝、韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授丁峰合作，在低維材料的限域催化研究方面取得重要進(jìn)展，原位發(fā)現(xiàn)了石墨烯在限域空間里的反常刻蝕、再生長(zhǎng)行為。相關(guān)研究近日發(fā)表于Nano Letters。
二維限域空間具有原子尺度的間隙、強(qiáng)的物質(zhì)相互作用和獨(dú)特的納米微環(huán)境。這種限域空間里往往可以允許常規(guī)條件下不能發(fā)生的反應(yīng)，因此，在材料科學(xué)和催化等領(lǐng)域具有巨大的潛力。為了進(jìn)一步探索其在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用，研究和理解二維限域系統(tǒng)中的真實(shí)催化行為是極其必要的。然而，到目前為止，對(duì)受限催化過(guò)程的理解仍然是基于結(jié)果反饋的后期分析，缺乏原位可視化研究技術(shù)及體系。
研究人員采用雙層石墨烯與銅基底構(gòu)成的二維限域系統(tǒng)作為研究模型，原位可視化地研究了其反常的刻蝕與生長(zhǎng)行為：一是，被銅和上層石墨烯限制的下層石墨烯出現(xiàn)了有趣的反?？涛g行為（比上層石墨烯的蝕刻速度快十倍以上）；二是，在較低的溫度下（~530 ），下層被蝕刻的碳可以在受限的界面內(nèi)傳輸，并以非常高的效率（約12%）轉(zhuǎn)移到上層石墨烯晶格，實(shí)現(xiàn)了在無(wú)碳源供給情況下的石墨烯生長(zhǎng)。
該研究工作揭示了二維限域空間中反常催化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，為受限體系下的催化研究提供了直接證據(jù)，從而為未來(lái)高效催化劑的設(shè)計(jì)鋪平了道路。
Zhu-Jun Wang教授、華南師范大學(xué)碩博連讀研究生梁智華、韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院孔瀟為該論文共同第一作者，徐小志研究員、劉開輝教授、丁峰教授為共同通訊作者，華南師范大學(xué)為第一單位。據(jù)悉，徐小志是華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院2019年引進(jìn)青年拔尖人才，主要從事低維材料與表面物理研究。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00549
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