原子厚的二维(2D)材料具有激动人心的物理、化学和电学性质，在新一代科学技术中受到越来越多的关注，在催化和能源科学方面显示出巨大的前景。然而，基于这类材料的高效催化体系的精确设计和合成仍然面临许多困难，特别是如何控制制备结构确定的、高活性的、原子尺度分布的材料体系。

近日，山东大学薛玉瑞教授，中科院化学所李玉良院士成功地在2D GDY表面合成了零价金属Os纳米片，从单个原子逐渐生长成由金属Os原子组成的大面积单原子层纳米片。

文章要点

1）该方法简单、可控，从单个原子逐渐生长成大面积的单原子层状的由金属Os原子组成的纳米薄片。

2）Os/GDY表现出了优异的性能，碱性模拟海水中，在500 mA cm⁻²时的超低过电位为49 mV，长期稳定性达到了800 h。50 mV 下 18.6 mA cm⁻² 的超高 j₀ 和 3.89 H₂ s⁻¹ 的 TOF 也实现了前所未有的性能。

3）实验和DFT计算表明，优异的HER性能归因于GDY与金属原子之间强烈的表面相互作用，导致GDY表面出现高密度的电荷分布。高活性表面导致不完全的电荷转移效应，有效驱动催化过程，使吉布斯自由能达到最佳，从而表现出较高的本构催化活性和稳定性。

该催化体系的发现为新型催化剂的开发提供了巨大的空间。

参考文献

Yang Gao, et al, Self-Organized Gradually Single-Atom-Layer of Metal Osmium for an Unprecedented Hydrogen Production from Seawater, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c00027

https://doi.org/10.1021/jacs.4c00027