如果六方氮化硼(hBN)具有化學活性而不是惰性的，那么它將使其具有更多用途，包括成為一種類似于石墨烯的有用、經濟高效的催化劑載體。這對于實際應用非常有用，例如在汽油動力汽車中，或者將碳轉化為幫助減少溫室氣體到其他產品。

賓夕法尼亞大學的研究團隊最近的研究成果證明，被認為始終具有化學惰性的六方氮化硼 (hBN) 材料可以具有化學活性，這對于具有廣泛應用的新型催化劑具有潛力。相關研究以“Low temperature activation of inert hexagonal boron nitride for metal deposition and single atom catalysis”為題，近日發表在今日材料（Materials Today）期刊。

論文鏈接：DOI：10.1016/j.mattod.2021.09.017

六方氮化硼的晶格結構缺陷可以通過光致發光檢測。研究人員在材料上照射具有顏色或能量的光，并從缺陷處獲得不同的顏色。此外，該圖顯示了由這些缺陷產生的氫氣泡，這些缺陷包含催化劑原子（附著在空位上的灰色和黑色球體）。

六方氮化硼 (hBN) 因其寬帶隙和牢固的共價鍵而一直被認為是化學惰性的。它的惰性阻礙了 hBN 在能量轉換應用中的功能化。本次的研究團隊通過一種稱為低溫銑削的過程在材料中制造缺陷，即小孔，該過程涉及對材料進行過冷，然后通過低溫研磨將其減少，以此提升hBN的活性。

低溫研磨活化cBN

球磨是一種在 hBN 中引入缺陷的可擴展方法，但延長的球磨時間（> 20 小時）可能會導致球磨環境中不必要的污染。因此研究人員選擇在77K溫度液氮下抑制其副反應，避免氧化的同時減少研磨時間。隨后產生的缺陷BN（dBN）能夠向金屬陽離子提供電子（Ag、Fe、Cu、Au 和 Pt）在室溫 (RT) 下形成單個原子和亞納米團簇（直徑 2-8 nm）。

“這個項目最困難的部分是讓研究界相信，像 hBN 一樣惰性的材料可以被激活以具有化學反應性，并作為催化劑載體。我們進行了所有這些非常詳細的表征，包括同步輻射，以證明我們所擁有的實際上是單原子鉑，而不是鉑簇。”研究人員還通過建模計算和實驗證明并證明了可以制造出非常小的孔，以至于它們當時只能容納 1 或 2 個原子的貴金屬。這樣的催化劑載體將大大降低貴金屬的使用成本。

編譯 YUXI

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