一种在h-BN壳层内的Ni纳米催化剂用于增强的氢氧化反应

最近的研究表明金属表面和二维（2D）材料覆盖层（例如六方氮化硼（h-BN））之间的界面可被看作纳米反应器，当诸如H2，O2和CO等小分子嵌入2D覆盖层并吸附在金属表面上时，在受限的纳米空间中许多分子在金属表面上的吸附强度会减弱。Ni作为最有效的氢氧化反应（HOR）非贵金属催化剂近年来受到了广泛的研究。但是Ni与氢过强的结合能及其易被氧化的表面导致它与当前最优的贵金属催化剂Pt相比还有很大差距。中国科学院大连化学物理研究所的Fu Qiang等人通过将Ni纳米粒子嵌入到数层h-BN中有效的防止了Ni表面的氧化，更重要的是显著减弱了Ni与H的结合强度，使其更加接近最优值。最终结果表明，Ni@h-BN纳米核-壳结构表现出了显著改善的HOR催化活性。该成果发表在Chem. Sci., 2017, 8, 5728–5734。
 

 
Ni@h-BN核壳结构的HRTEM图像（左），Ni@h-BN的HOR极化曲线（中）以及计算的Ni (111)和h-BN/Ni (111)上的H吸附自由能（右）

简报作者: 金伟阳责任编辑：张军
 

用于HER的稳定、低成本的无金属电催化剂硼氮化物BxCyNz

Pt或Pt族金属（PGM）由于其低过电位和较大的电流密度而已广泛用于析氢反应（HER）。然而，它们缺乏对催化剂毒物（如CO）的固有耐受性和电化学环境中的稳定性。此外，它们的高成本和有限的可用性也是缺点。显然，需要用成本较低且易于合成的催化剂代替Pt或PGM催化剂。在这种情况下，非贵金属催化剂特别是碳基材料已经成为研究的焦点。BCN是一种低成本材料，有潜力取代Pt基电催化剂。Chhetri M等人通过尿素法将所需量的硼酸，尿素和活性炭逐步混合，在离子水中溶解，将其在80℃下加热。在N₂气氛下在900℃下退火10小时，用NH₃在900℃处理4小时制备了硼碳氮化物（BCN），并对BCN的HER电催化性质做了研究。首次发现BCN是高效的HER电催化剂，其起始电位为-56 mV（vs RHE），电流密度为10 mA/cm²时的过电位为70 mV（vs RHE），显示出与Pt相当的非凡的电催化活性。该成果发表在Energy & Environmental Science, 2016, 9上。

（a）BCN的TEM图像显示了薄片的形态。（b）富碳B_xC_yN_z片的示意图，描述了B和N与碳网络的结合

简报作者: 刘芳责任编辑：张军

碳纳米管/氮化硼纳米复合材料作为一种重要的双功能电催化剂用于氧还原和析氧反应

在燃料电池和金属空气电池中，开发用于氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能电催化剂是一个巨大的挑战。铂基材料具有高的ORR活性，但是他的稀缺性和高昂的价格限制了他的大规模广泛应用。因此迫切需求人们寻找一种价格低廉的高活性ORR催化剂来代替铂的使用。印度SRM大学的Indrajit M. Patil等人利用一步水热的方法制备了基于碳纳米管(CNT)和六方氮化硼(h-BN)纳米复合材料(CNT/BN)。电化学研究表明，CNT/BN纳米复合材料具有较高的ORR活性，单一步骤的4电子转移途径，在碱性条件下的起始电位为0.86V(vs. RHE)电流密度为5.78 mA cm^-2。CNT/BN纳米复合材料具也有较高的OER活性，它的起始过电位仅为1.61V(vs. RHE)。此外，在经过5000次CV循环测试之后，它的催化活性依然保持良好。这项成果发表在Chemistry-A European Journal, 2017, 23(3): 676-683上。

简报作者: 郭晓亮责任编辑：张军

高孔隙率氮化硼的无模板合成及其孔道结构和气体吸附性能研究

 
 多孔氮化硼作为一种新型的多孔材料，具有较高的比表面积、良好的化学稳定性和高热导率等优点，在气体储存、水/空气处理、工业气液分离、药物传递和催化等方面具有广阔的应用前景。然而，目前对多孔氮化硼的形成机理及其孔隙率调控的理解非常有限，阻碍了材料的发展。英国帝国理工大学化学工程系的Sofia Marchesini等利用多种易于获得且具有不同热分解模式的含氮前驱体，通过简单的无模板法合成了高表面积和微/介孔率可调控的多孔氮化硼。他们利用3D断层扫描技术对样品的孔道结构进行了直接的观察，并利用SEM、TEM、STEM等分析工具对样品从纳米到宏观尺度的形貌和孔隙度进行了全面表征。结果表明，这种合成方法可以调节多孔氮化硼的孔隙度，比表面积最高可达1920 m2/g，在25℃，20 bar压力下CO2吸附量为8.3 mmol/g。造粒后，所合成的多孔氮化硼的CO2吸附量也高达8.4 mmol/g，可与商业基准或其它氮化硼材料相媲美。该成果发表在ACS Nano 2017, 11(10), 10003-10011上。

图 (a)利用单一含氮前驱体和多种含氮前驱体制备的多孔氮化硼的氮气吸脱附曲线；(b)造粒前后多孔氮化硼的氮气吸脱附曲线；(c)造粒前后多孔氮化硼的CO2和N2吸附等温线（25℃，20bar以下）。
(简报作者: 刘爱平 责任编辑：郁超)

微波合成均一高效的BCNO纳米颗粒：可用于聚合物发光材料

现在广泛使用的荧光粉都包含稀土元素或者有毒金属，这限制了LED的发展，BCNO的出现解决了很多的难题，它不包含稀土元素或有毒金属，并且合成方法简单，所需的原料廉价易得，发光光谱可调。但BCNO也存在一些问题，多颜色发光需要在高温下完成，并且尺寸大多在微米级。Hideharu Iwasaki 等人采用微波合成了均一高效的BCNO纳米荧光粉，采用硼酸、尿素和柠檬酸为前驱体，800W微波下反应120 s得到BCNO荧光粉。结果表明颗粒的尺寸在50 nm左右，改变前驱体的比例其发射光谱从蓝光到绿光可调，通过和PVA复合，可形成均一的聚合物发光材料。该成果发表在Journal of Luminescence 166 (2015) 144-155。

Digital photographs(a,b)and fluorescent microscope images(c,d) of Sample1(a,c) before and(b,d) after excitationat 350nm