图 （a）非晶单原子层铂自组装超晶格材料合成示意图；（b）扫描电子显微镜图像和透射电子显微镜图片； （c）原位光散射和小角X射线散射研究自组装过程；（d）EXAFS谱图
在国家自然科学基金项目（批准号：51532001）资助下，北京航空航天大学郭林教授团队与美国加州大学洛杉矶分校段镶锋教授团队合作，在精准构建非晶单原子层铂自组装超晶格材料研究方面取得进展。相关研究成果以“具有单原子层铂和可编程有机配体的杂化层状超晶格结构（Hybrid lamellar superlattices with monoatomic platinum layers and programmable organic ligands）”为题，于2022年12月23日发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）杂志上，论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c11928。
单原子层或少原子层厚度的超薄二维金属材料具有与传统块体材料显著不同的物理和化学特性，在催化、光学和电子学等领域展现出潜在的应用。然而，与石墨烯等本征层状材料相比，金属材料倾向于形成紧密堆积的三维结构，其单原子层厚度超薄二维结构的精准构建一直是无机合成领域的重大挑战之一。
研究团队发展了一种基于不同羧酸配体的精准调控策略，成功制备了非晶单原子层铂和有机配体层自组装而成的层状超晶格材料。该团队设计合成了一系列具有不同长度和结构有机配体的层状超晶格材料，其中配体层的存在不仅可以有效降低单原子铂层的表面能，提升结构稳定性；还可以在原子尺度对材料的层间距（0.87~3.70 nm）、电子结构（Pt 4f5/2电子结合能74.92~75.72 eV）和配位环境（Pt-Pt配位数4.3~5.5）等进行精准的调节，进一步调控催化反应的活性和选择性。该合成策略还可推广至银、金等超薄二维非晶贵金属材料，具有良好的普适性（图）。
本研究揭示了非晶单原子层铂自组装超晶格材料独特的原子/电子结构、优异的催化特性和良好的结构普适性，为原子级厚度二维非晶金属材料可控合成、结构调控和构效关系研究提供了新思路。