
作为半导体化合物,具有可调节物理和化学性质的金属硫化物在可再生能源应用中具有潜力。在材料中引入介孔性可以进一步充分发挥其潜力;然而,迄今为止,几乎没有报道过合成介孔硫化物的可靠策略。硬模板方法是生成金属硫化物反向介孔结构的一种有效的方法。
例如,有序介孔单金属硫化物(如WS2、MoS2、FeS2、CoS2和NiS2)可以通过在母模板内进行氧化物到硫化物的转化而成功制备。这种在介孔内的逐步转化能够防止大体积变化以确保内聚支架,但复制过程相当复杂,且缺乏可重复性。因此,操纵和理解有序介孔金属硫化物的自组装仍需要进一步深入的研究。
近日,内蒙古大学兰坤课题组提出了一种新的配位离子自组装方法,用于成功合成高度有序的介孔Pt2Sn2S6网络。具体而言,中间结构的双金属硫化物可以在温和搅拌下在水溶液中组装,其中涉及使用溴化十六烷基三甲铵(CTAB)作为表面活性剂模板,柠檬酸钠作为配体,PtCl4和预先形成的Sn2S64-作为硫和金属源。
值得注意的是,获得这种介观结构的关键点不仅依赖于阳离子表面活性剂和阴离子硫源的强粘附以提供兼容的相互作用,而且在室温下的配体辅助条件提供了延缓高反应性金属和硫离子的严重沉淀,从而在这种情况下赋予了兼容和适度的组装化学。
因此,模板去除后制备的介孔Pt2Sn2S6结构具有二维六方中间相(空间群p6mm),直径为4.2 nm的有序介孔,比表面积为138 m2 g-1,孔容积为0.16 m3 g-1。
此外,这种配位离子组装化学还可用于制备其他类似的介孔双金属硫化物组分和调整介孔参数,表明其具有良好的通用性。由于Pt2Sn2S6在金属硫化物框架结构中具有良好的传质性能和表面可及性,其表现出优异的电催化HER性能,在10 mA cm-2电流密度下的过电位仅为13 mV,并且能够在该电流密度下连续稳定运行100小时。总的来说,该项研究为合成新的功能性介孔组分提供了一种新途径,并且为先进的能量相关应用提供了平台。
Coordinated ionic self-assembly of highly ordered mesoporous Pt2Sn2S6 networks for boosted hydrogen evolution. ACS Nano, 2025. DOI: 10.1021/acsnano.4c17914