曾华淳等Nature子刊：Cu/MoS2@SiO2助力CO2加氢制甲醇

二硫化钼（MoS₂）中的平面内硫空位（Sv）有助于CO₂加氢制取甲醇，而边缘硫空位（Sv）则有利于甲烷的生成，因此基面选择性暴露和活化对甲醇合成至关重要。

基于此，新加坡国立大学曾华淳教授和Sergey M. Kozlov等人报道了一种具有类似富勒烯结构和原子Cu的介孔SiO₂包封MoS₂催化剂（Cu/MoS₂@SiO₂）。经Cu原子促进后，Cu/MoS₂@SiO₂在260 ℃下的甲醇选择性为72.5%，甲醇产率为6.11 mol_MeOH mol_Mo^-1 h^-1，明显优于无富勒烯结构和Cu修饰的Cu/MoS₂@SiO₂。

通过DFT计算，作者研究了Cu对MoS₂基面上Sv形成的影响。在去除相邻的S原子后，Cu填充了几何优化后的空位。Cu原子在两个Sv位点之间表现出容易的迁移，具有0.33 eV的低吉布斯能垒。在相应的过渡态，Cu与1个S原子配位，Cu-S键长为2.29 Å。

此外，通过DFT计算，作者揭示了MoS₂基面上引入曲率如何影响Sv的形成和CO₂的加氢性能。由S-Mo-S三层组成的应变MoS₂单层膜可作为研究应变如何影响基面上Sv形成的平台，在单层薄膜中引入的晶格应变在-5%到15%之间。计算证实，对比应变膜，未应变膜的能量最低。

通过从应变膜中去除一个S原子来计算Sv的形成能，薄膜的压缩有利于从MoS₂基面上去除一个S原子。拉伸应变高达8%，使Sv地层能提高到2.70 eV。进一步增大拉伸应变（ε≥9%），导致Sv形成能迅速降低，薄膜重构，其中空位下方的S原子移动到由3个Mo原子组成的三角形中心。

Strained few-layer MoS₂ with atomic copper and selectively exposed in-plane sulfur vacancies for CO₂ hydrogenation to methanol. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-41362-y.

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曾华淳等Nature子刊：Cu/MoS2@SiO2助力CO2加氢制甲醇

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