近日，我院蒲宗华教授、黄秋锋教授与柔性电子学院韩敏教授、中科院赣江创新研究院陈庆军研究员及武汉理工大学木士春教授合作，在间隙硼化物超快合成领域又取得重要进展，研究成果以Ultrafast Synthesis of Nanoscale Metal Borides for Efficient Hydrogen Evolution为题发表于国际权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。
随着科技的迅速发展，人们对材料提出了越来越高的要求。硼化物作为一类间隙化合物，大部分包含有M-M金属键、B-B共价键和M-B离子键。这些特点赋予硼化物多种优异性能，如高熔点、高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性等。此外，某些硼化物还表现出高导电性，进一步拓展了其在能源催化等领域的应用潜力。然而，结晶性优良的硼化物构筑需要极其高的温度或压力，易引起其烧结或团聚，导致获得的样品颗粒尺寸大、比表面积低。近年来，尽管利用金属（Mg 、Al 等）还原法、熔融盐辅助可实现部分硼化物陶瓷的温和制备，但得到的产品后期需用酸、水等去除多余的金属还原剂及过量熔融盐，过程繁琐耗时、耗能，且高温下熔融盐对设备具有强烈的腐蚀性。因此，开发精准、温和及通用的方法来可控构筑比表面积大、尺寸小、结晶度良好的硼化物是非常必要的，但仍面临极大的挑战。
近年来，我院刘婷婷讲师、蒲宗华及黄秋锋教授团队在间隙化合物的设计、构筑及电催化产氢和析氯等方面开展了大量研究工作，已在Angew. Chem. Int. Ed.(2)、Energy Materials、Coord. Chem. Rev.等国际权威期刊上发表多篇SCI论文。特别是在间隙硼化物研究方面取得了一些原创性成果（Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI:10.1002/anie.202414021）。他们首次借助焦耳热辅助策略，实现了超快速（12s）、亚稳相有序金属间化合物IrB1.15的构筑。随后利用IrB1.15对盐水进行高效持久的电解，以产生氯气（Cl2）和氢气（H2）。IrB1.15表现出优异的双功能催化活性和稳定性。
在此基础上，他们进一步研究发现，借助焦耳热可成功实现从碱土到稀土元素的十五种纳米级金属硼化物（CaB6、TiB2、VB2、CrB2、MoB、MoB2、MnB2、MnB4、FeB、CoB、NiB、RuB2、RuB1.1、LaB6、CeB6）的超快合成（≤60 s）。合成的金属硼化物均具有良好的结晶性。随后，将其中的RuB2作为催化剂应用于电解水析氢反应，表现出类铂的催化活性、优异的稳定性及接近100%的法拉第效率。无疑，这些研究成果有力推动了间隙硼化物的合成及其在能源转换与存储、电子信息产品、航空元器件及其它领域中的应用。
该论文得到了国家自然科学基金（No.22402030）和福建省教育厅中青年教师教育科研项目（JZ230009; JZ240012）等的资助。福建师范大学化学与材料学院是该论文第一署名单位，我院教师刘婷婷为论文的第一作者。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202425257