耦合黑磷量子点与MnO2纳米的高效电化学氮还原

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电化学氮还原反应（NRR）是在环境条件下将氮气固定为氨的一种有前途的策略，但高成本的贵金属催化剂却严重阻碍了电化学氮还原反应的发展。
作为代表性二维非金属材料，黑磷（BP）具有与氮相似的价电子结构，可有效吸附非活性氮气分子并活化其N-N三键，同时BP相对弱的氢吸附能力也会限制竞争性的析氢反应。

因此通过液相剥离法制备了超小BP量子点（QD），然后通过范德华相互作用将BPQDs组装固定在具有催化活性的MnO2纳米片上。

期间得益于高活性的BPQDs与褶皱的MnO2纳米片之间的协同作用，所制备的BPQDs/MnO2催化剂在电化学氮还原反应中表现出了较高的催化活性、选择性以及较好的稳定性。 

BPQDs具有非常好的单分散性和均匀性，具有特别窄的尺寸分布，其中90％以上的BPQDs的直径都在2-3 nm范围内。超小尺寸可提供丰富的电化学活性位点和较弱的扩散势垒，使其催化性能更具竞争力。

与单一组分相比，BPQDs/MnO2复合材料在产氨速率和法拉第效率方面都具有明显提升的催化活性，这主要归因于样品间的协同效应。

通过提出这种由经相互作用在MnO2纳米片上组装BPQDs的简便策略。BP QDs的超小尺寸可促进活性位点的完全剥落。褶皱的MnO2纳米片作为高效的基底通过一定的电子转移牢固地固定了BPQDs，使BPQDs在电催化氮还原反应中避免聚集。
得益于MnO2纳米片和BPQDs间的协同作用，与先前报道的催化氮还原反应的非金属和过渡金属电催化剂相比，该复合催化剂表现出令人印象深刻的催化性能。同时利用范德华相互作用的自组装策略也对设计和制备混合电催化剂也有一定启发。