二維材料在催化化學(xué)、量子器件、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。二維材料的表面化學(xué)物種和結(jié)構(gòu)決定了材料整體的光、電、磁、反應(yīng)性等性質(zhì)。研究二維材料的表面化學(xué)，對(duì)于功能材料的合理設(shè)計(jì)、合成和優(yōu)化至關(guān)重要。近日，上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉朋昕課題組（模型材料與表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)室）在該領(lǐng)域取得了系列進(jìn)展，研究工作分別發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Small、ACS Applied Materials & Interfaces、Nanoscale。

靜電組裝提升單原子層氧化錳納米片的熱穩(wěn)定性

二維材料的高比表面積和量子效應(yīng)誘導(dǎo)的特殊表面電子態(tài)，在催化化學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。由于二維材料普遍存在熱穩(wěn)定性較差等問(wèn)題，多數(shù)基于二維材料的催化研究集中于電催化、光催化等室溫條件下的催化反應(yīng)體系。針對(duì)此，劉朋昕課題組博士后陳少華等利用靜電組裝策略，將單原子層氧化錳納米片包裹在二氧化硅球表面，將氧化錳的受熱相變溫度提高了兩百度?；诖耍瑔卧訉友趸i納米片的本征熱催化性能首次得到精準(zhǔn)測(cè)定。此外，負(fù)載在上述材料表面的單原子鈀物種也因這一特殊的零維-二維-三維（0D/2D/3D）結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。

圖1. 類(lèi)似珍珠錦囊的零維-二維-三維結(jié)構(gòu)具有高的熱穩(wěn)定性 

該研究成果發(fā)表于Small，陳少華為論文第一作者，劉朋昕教授為唯一通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為唯一完成單位。

文章標(biāo)題：Enhanced Thermal Stability and Oxygen Activation of Electrostatically Assembled Single-layer MnO₂ for Thermocatalysis and Single-atom Catalysis

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202502627

配位平衡輔助的共沉淀法合成高效過(guò)渡金屬摻雜氫氧化鎂納米片催化劑

當(dāng)二維材料作為負(fù)載型催化劑的載體時(shí)，其高比表面積可有效提升活性物種的負(fù)載量。同時(shí)，二維單晶材料還可降低被負(fù)載物種的配位結(jié)構(gòu)多樣性?；谇捌谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)的氫氧化鎂納米片的水相合成策略，劉朋昕課題組研究生馬祥等利用配位平衡輔助的共沉淀方法，成功合成了一系列過(guò)渡金屬摻雜氫氧化鎂納米片的單原子分散催化劑。該合成策略的核心在于調(diào)控兩種反應(yīng)平衡的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系：前驅(qū)體的配位解離平衡和產(chǎn)物的溶解沉淀平衡。

圖2. 配位平衡輔助的共沉淀策略示意圖

該研究成果發(fā)表于ACS. Appl. Mater. Interfaces，馬祥為論文第一作者，曹克誠(chéng)、劉朋昕教授為共同通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為唯一完成單位。

文章標(biāo)題：Coordination Equilibrium-Assisted Coprecipitation Synthesis of Atomically Dispersed 3d Metal Catalysts

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c17626

質(zhì)子化鈦酸納米管在酸溶液中的相變機(jī)理研究

鈦酸鹽是一種在低溫下合成金紅石相二氧化鈦的常用前驅(qū)體，但學(xué)術(shù)界對(duì)此相變反應(yīng)的機(jī)理研究尚未達(dá)成共識(shí)。劉朋昕課題組研究生陳彥欣等系統(tǒng)研究了二維質(zhì)子化鈦酸卷曲形成的納米管在酸溶液中的溶解行為，發(fā)現(xiàn)了鈦酸奇特的溶解性規(guī)律?；谶@一發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)證實(shí)了鈦酸到金紅石的溶解-再結(jié)晶相變機(jī)理，豐富了鈦的溶液化學(xué)研究理論。

圖3.從質(zhì)子化鈦酸納米管（PTN）合成金紅石應(yīng)經(jīng)過(guò)溶解-再結(jié)晶過(guò)程

該研究成果發(fā)表于Nanoscale，陳彥欣為論文第一作者，劉朋昕教授為唯一通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為唯一完成單位。

文章標(biāo)題：Revisiting the dissolution-recrystallization mechanism of rutile growth from protonated titanate nanotubes

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/nr/d5nr00393h