長春應(yīng)化所在過渡金屬磷化物研究方面獲突破性進展

　　材料表界面的設(shè)計與調(diào)控是催化和分析化學(xué)領(lǐng)域的重要前沿課題之一。 

　　最近，中科院長春應(yīng)化所電分析化學(xué)國家重點實驗室孫旭平課題組在過渡金屬磷化物及陣列的表界面調(diào)控及其在電解水制氫應(yīng)用方面取得了突破性進展。該課題組率先采用低溫磷化策略對金屬氧化物或氫氧化物進行轉(zhuǎn)換反應(yīng)，實現(xiàn)了無表面活性劑過渡金屬磷化物納米結(jié)構(gòu)的快速、保形制備，發(fā)展了三維過渡金屬磷化物納米陣列電極，成功用于高效電解水制氫，并分析探討了催化機理（圖1）。在Ti片上生長的FeP納米線陣列展示出與商業(yè)化Pt/C催化劑相媲美的催化活性。相關(guān)研究結(jié)果相繼發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6710，J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7587，Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9577，Angew. Chem. Int. Ed. 2014，53, 12855。上述研究工作對于開發(fā)新型、高效、穩(wěn)定的非貴金屬析氫電催化劑具有十分重要意義，為電化學(xué)及譜學(xué)分析提供了結(jié)實、易于加工的三維界面，有望在未來用于大規(guī)模電化學(xué)制氫。此外，該課題組還采用程序升溫還原法成功制備了MoP及WP₂高效析氫催化劑（Adv. Mater. 2014, 26, 5702；ACS Catal. 2015, 5, 145）。到目前為止，上述論文已有3篇入選ESI數(shù)據(jù)庫高被引論文，4篇入選ESI數(shù)據(jù)庫熱點論文。 

　　同時，該課題組還創(chuàng)新性地利用過渡金屬磷化物的H⁺還原催化特性加速光導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移，發(fā)展了CoP納米線新型熒光淬滅劑，實現(xiàn)快速、高效DNA熒光檢測（圖2）。本研究結(jié)果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201501237。該工作在前期系列研究的基礎(chǔ)上，拓展了過渡金屬磷化物的分析應(yīng)用，突破了富共軛π電子納米傳感界面不能有效利用轉(zhuǎn)移電子提高傳感性能這一難題（Nucleic Acids Res. 2011, 39, e37；Small 2011, 7, 1562； Biosens. Bioelectron. 2011, 27, 167; Chem. Commun. 2011, 47, 961; Chem. Commun. 2011, 47, 2625； Nanoscale 2011, 3, 967），為基于光導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移的熒光淬滅機制提供了直接證據(jù)，拓寬了視野，并為熒光傳感與能量轉(zhuǎn)換多功能系統(tǒng)集成研究提供了新思路。 

　　上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重大科學(xué)研究計劃等項目的資助。 

(生物納米技術(shù)與功能材料課題組)

　　圖1 (A) 參與H⁺電化學(xué)還原反應(yīng)的電子在CoP陣列電極上的轉(zhuǎn)移及傳輸過程；(B) CoP電催化析氫機理 

　　圖2 CoP納米線用于熒光DNA檢測