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15号展品-多孔原子层级二硫化钼

一、参赛作品概述

展品名称:多孔原子层级二硫化钼

材料类别:电催化固氮材料

创作者名称:张晨阳

所属学校:四川大学

参赛论文:The activation of porous atomic layered MoS2 basal-plane to induce adjacent Mo atom pairs promoting high efficiency electrochemical N2 fixation

二、展品简介

1、展品简介/创新点:本文所制备的多孔原子层级二硫化钼的孔道结构中具有的丰富的邻位钼原子对,由于孔结构的存在,氮气分子进入二硫化钼惰性基面的分子间斥力减小,更容易进入基面进行催化加氢。从普遍常见的“顶端进入”(氮气一端连接钼原子)变为“平躺进入”(氮气两端分别连接一对邻位钼原子对),氮气键能下降,更有利于氮气还原反应进行。

2、性质:多孔(~20nm)原子层级(~6层)。

3、展品应用领域:电催化氮气还原。

4、展品参数:

中文名

多孔原子层级二硫化钼

英文名

Porous Atomic Layered MoS2

简称

PAL-MoS2

   

展品性状

浅绿色分散液

产氨率

3405.55µg h ‒1 mgcat -1 ‒0.1 V vs RHE)

法拉第效率

44.36% -0.1 V vs RHE

层数

6

三、科研笔记

唯有坚持,方可成功

 

    所谓“世上无难事,只要肯攀登”。硕士阶段的头两年,再算上保送进实验室的一年,零零散散算下来也有三年有余。在这三年期间,吃过苦,流过泪;也曾因实验屡次失败而辗转反侧,也会为文章发表而欣喜若狂。三年的时间也算收获颇丰,一篇一区顶刊已发表,另外一篇一区也正在返修,而回首这三年的时间,成功的秘诀也无非是“坚持”二字。

    聊起第一篇文章的发表,我总是有太多话想说。起初材料的发现,是源于师姐的一次偶然探索——随手制备的材料,竟在当时具有惊人的超高性能,这个发现让实验室所有人都大为吃惊。随后,师姐开始进行大量的重复再重复的实验,可问题也接踵而来。由于氮气还原产量极少,性能的来源可能来自于空气中的氨,这让我们的性能评估始终存在问题。并且在空白实验中,总是存在氨含量超标的问题,这意味着我们的性能很可能是“假性”。随着实验的深入进行,越来越多的污染问题暴露,一个个如大山压在这实验上,另外师姐也即将毕业,需要一个更得心应手的实验来给自己的研究生生涯画上句号,而氮气还原这座山,她啃不动了。她向导师提出放弃。

    中途搁置的实验,有太多问题,继续研究可能又是很久没有突破,但不继续做下去又可惜前人的劳苦。导师找到作为新生的我,和我谈了实验现阶段的困难,聊了实验后面可能存在的问题。我思考许久,最后还是决定接受这份挑战。拿到这“烫手山芋”后,第一件要事就是解决环境污染。不断地查询资料,询问高手,进行实验,可上手后的我依然在失败。三四个月过去了,几乎每天都在实验室不停实验的我,依旧没有任何进展。在经历一段痛苦和低潮之后,我转变思路,使用了很多别的课题组没有用到的方式,几经尝试后,终于还是找到了解决之道。

    最大的拦路虎解决,剩下的就是潜心实验,堆砌数据。可随着实验的推进和实验数据的逐步完善,又一个问题摆在我面前——创新点是什么。当时大多数课题组仍以调控电子结构,暴露活性位点作为卖点,但若以此进行文章撰写,不免大同小异。通过对实验结果的分析,我打起了结构上面的主意。不停的翻看经典文献,不断的在纸上描绘着材料结构,最后我得出了一个与众不同的答案——邻位钼原子对。多孔结构暴露的邻位钼原子对将使氮气分子具有更强的吸附能和更小的键能,平躺进入的方式也促进了加氢反应的进行,并且我们通过DFT计算验证了猜测。最后,文章返修时,诸位审稿人也对我的想法进行了肯定,文章也得到了发表。

    通过这次漫长的实验,我对自己实验的构筑和思考比之前更加深邃,第二篇文章也很快完成并已经返修,第三篇也已经在路上了。这是一次成功的学习,也是一个完整的锻炼。精诚所至,金石为开。我相信,科研就像海洋,只有意志坚强的人才能达到真理的彼岸。望诸君锲而不舍,奋发图强!

 

 

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