作者:宾夕法尼亚州立大学的杰米·奥伯迪克
六方氮化硼晶格结构中的缺陷可以通过光致发光来检测
研究人员用一种颜色或能量的光照射材料，从缺陷处得到不同的颜色
此外，该图显示了由这些含有催化剂原子的缺陷产生的氢气泡(附在空位上的灰色和黑色球体)
荣誉:佩恩州立大学伊丽莎白·弗洛雷斯-戈麦斯·默里、雷宇和卡祖里·藤泽 据一个国际研究小组称，证明一种被认为总是化学惰性的材料六方氮化硼(hBN)可以变成化学活性的材料，有可能成为一类具有广泛应用的新型催化剂
hBN是一种层状材料，单层可以像另一种二维材料石墨烯一样剥离
然而，这两者之间有一个关键的区别
“虽然hBN与石墨烯具有相似的结构，但硼原子和氮化物原子之间的强极性键使hBN不同于石墨烯，因为它在高温下具有化学惰性和热稳定性，”宾夕法尼亚州立大学物理学博士后学者雷宇说，他也是这项发表在《今日材料》上的研究的第一作者
如果hBN是化学活性的，而不是惰性的，这将使它有更多的用途，包括作为一个有用的，成本效益高的催化剂载体，类似于石墨烯
这将有助于实际应用，如汽油动力汽车，或将碳转化为其他产品，以帮助减少温室气体
密歇根州立大学化学工程和材料科学助理教授约瑟·门多萨-科尔特斯说:“你的汽油车上的催化转化器中含有贵金属铂，可以将有害气体转化为危害较小的气体。”
“然而，这是昂贵的，因为你需要放入大量的铂原子进行催化
现在想象一下，你只需要放一两个，仍然可以得到相同的性能
" 铂还被用作许多其他类型的实际化学反应的催化剂，进行转化的铂原子通常在表面，而下面的铂原子只是作为结构载体
门多萨-科尔特斯说:“在这项研究中，我们使用了有缺陷的hBN作为结构支撑，这更便宜，同时暴露了大部分铂原子以进行化学反应。”
hBN中的缺陷是材料化学活性的关键
研究人员通过一种叫做低温研磨的方法在材料中制造缺陷和小孔，这种方法包括使材料过冷，然后通过低温研磨将其还原
这些小孔非常小，一次只能容纳一两个贵金属原子
通过混合金属盐，由于空穴填充的hBN的反应性，可以在hBN衬底上沉积小到一两个原子的纳米结构
Verne M的Maurico Terrones说:“由于氮化硼不会与任何物质发生反应，因此，如果将铂、金或银盐还原成单原子，并将其置于氮化硼表面的缺陷(空穴)中，就可以将这种“多孔”hBN用作催化剂的载体。”
宾夕法尼亚州立大学物理学教授、化学和材料科学教授
“这是全新的东西，这就是我们在这里展示的
" 证明这一点意义重大，因为以前人们认为，如此惰性的材料永远不会具有化学活性
“这个项目最困难的部分是说服研究团体，像hBN一样惰性的材料可以被激活，以具有化学反应性，并作为催化剂载体，”雷说
“在审查我们研究的过程中，审查人员建议的额外实验改进了工作，并有助于说服社区
" 这些实验包括在材料表征实验室(MCL)使用高端设备，该实验室是宾夕法尼亚州立大学材料研究所的一部分
计算和理论计算是在材料、过程和量子模拟中心(MUSiC)实验室和密歇根州立大学网络使能研究所完成的
“所以，我们想知道我们在材料中有什么类型的缺陷，我们如何证明我们有缺陷，而这不是其他东西？”泰尔朗斯说
“所以，我们做了所有这些各种非常详细的表征，包括同步辐射，来证明我们所拥有的实际上是单原子铂，而不是铂簇
" 除了实验，该团队还使用建模来证明他们的概念
门多萨-科尔特斯说:“我们通过计算和实验证明，我们可以把洞造得非常小，以至于它们当时只能容纳1-或2-个贵金属原子。”
化学活性六溴环十二烷的应用潜力各不相同，包括更具成本效益的催化剂、储能和传感器
此外，他们的技术有可能用于激活其他惰性材料或使用其他(贵金属)
Terrones说:“我认为我们正在展示，被认为是惰性的材料可以通过在材料上制造和控制缺陷来激活。”
“我们证明了必要的化学反应发生在原子层面
如果它适用于氮化硼，它应该适用于任何其他材料
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
