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二硫化鉬（MoS₂）中的平面內硫空位（Sv）有助于CO₂加氫制取甲醇，而邊緣硫空位（Sv）則有利于甲烷的生成，因此基面選擇性暴露和活化對甲醇合成至關重要。

基于此，新加坡國立大學曾華淳教授和Sergey M. Kozlov等人報道了一種具有類似富勒烯結構和原子Cu的介孔SiO₂包封MoS₂催化劑（Cu/MoS₂@SiO₂）。經Cu原子促進后，Cu/MoS₂@SiO₂在260 ℃下的甲醇選擇性為72.5%，甲醇產率為6.11 mol_MeOH mol_Mo^-1 h^-1，明顯優于無富勒烯結構和Cu修飾的Cu/MoS₂@SiO₂。

通過DFT計算，作者研究了Cu對MoS₂基面上Sv形成的影響。在去除相鄰的S原子后，Cu填充了幾何優化后的空位。Cu原子在兩個Sv位點之間表現出容易的遷移，具有0.33 eV的低吉布斯能壘。在相應的過渡態，Cu與1個S原子配位，Cu-S鍵長為2.29 ?。

此外，通過DFT計算，作者揭示了MoS₂基面上引入曲率如何影響Sv的形成和CO₂的加氫性能。由S-Mo-S三層組成的應變MoS₂單層膜可作為研究應變如何影響基面上Sv形成的平臺，在單層薄膜中引入的晶格應變在-5%到15%之間。計算證實，對比應變膜，未應變膜的能量最低。

通過從應變膜中去除一個S原子來計算Sv的形成能，薄膜的壓縮有利于從MoS₂基面上去除一個S原子。拉伸應變高達8%，使Sv地層能提高到2.70 eV。進一步增大拉伸應變（ε≥9%），導致Sv形成能迅速降低，薄膜重構，其中空位下方的S原子移動到由3個Mo原子組成的三角形中心。

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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曾華淳等Nature子刊：Cu/MoS2@SiO2助力CO2加氫制甲醇

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