段昊泓问答在线视频

好 现在我们开始提问

好 那个段昊泓同学

那个我对你这个论文

有几个地方我想进一步了解一下

的确 刚才你提到

不管是偶然或者是必然

因为像前面一个同学

他讲到了这个第八族的

（钴铬镍）这一块

你是怎么想到了铑来做

以它这么一个组成

好比说这一个元素

来开展工作的

是这样

就是我通过调研发现

不用调研发现

通过购买药品的过程中

就可以发现铑相比于铂

或者金银而言

它每克价格更高

因此但是通过文献调研发现

由它参与的催化反应

又非常的重要

因此如果研究这种材料

合成催化剂

如果能够有效的利用它的

提高它的原子利用率

或者提高它的单原子的

活性能力的话

将是一个非常有意义的事情

所以我就选择它进行研究

而另外一点就是由于

通过调研文献发现

对于不管是铂银金来讲

它已经实际上目前来讲

已经可以合成基本是

你可以想象的所有形貌

但是对于铑这种材料而言

它具有很大的困难度

比如像目前来讲

可能也只有五六种形貌

仅是从合成角度而言

仅有五六种形貌

可以被合成出来

因此选择这个来研究

一个是富有挑战

二一个是富有重要性

那你（接着）呢

所以你选择铑的话

作为一个很关键的问题

你这里面也提到了

就是它这个（特别）提到

金属烯或者是铑烯对吧

实际上是一个单原子层面

这么一个向平面扩展的

这么一个片

对

所以的话你用那个电镜

就是说这种证明它是

单原子层

这是一个

一个是我想进一步了解

就是这种电镜怎么证明

它是单原子层

然后下面的一个问题就是

这个你怎么来可控

好比我要铑片

我想要得到多少多大的

好比假如说我要得到

60个原子排列的一个铑

或者是100个原子的

或者是我最小的

能做到多少

最小的假如说十个原子

也就是说我可控的

那个通过好比电镜来观察

实际上是返回过去

我从化学的（制备）

我如何来可控这个单原子层的

铑片的大小

先回答您第一个问题

您第一个问题是不主要针对这个

这个

就说为什么是单原子层

对 因为这个我觉得还是

我想进一步了解一下

这个主要是通过（2：50）

在石墨烯结构测定中

它不同层厚的样品

它的电子衍射斑点是不一样的

比如这篇文献中

它提到的这是一种单层的石墨烯

我们发现内外两层它的

电子衍射斑的强度是一致的

但是对于两层厚的而言的话

它第二层的衍射强度要

要高于第一层的

这也是这个衍射图

对应的柱状图

而这个图其实反映的

也是一样的结构信息

但是对于我们样品而言

我们发现这里可能显示有点问题

发现第一层和第二层而言的话

第一层的厚度要

是第二层的（基本）的两倍

这是我们实验的结果

然后对于理论模拟呢发现

不同的厚度模拟结构也显示

只有对于单层结构而言

和我们的结果是一致的

其他结构而言

第一层和第二层的

电子衍射斑的强度是一致的

所以依据这个我们进一步分析

当然我们也进行了更厚层

比如说五层六层

不管是采用ABA堆积

或ABC堆积

都进行了衍射斑点的确定

都不跟我们这个实验相符合

所以我们认为

利用电子衍射方式

是一个有效的方式

来解决这个 这个问题

回答您第二个问题

您是说就是怎么可控的

来合成这个

就是你好比做了你有经验了

我想得到十个原子的

一个铑的单片

然后或者是100个原子

排列的单片

就是说根据你的经验

那也就是我要可控的合成

是其中的一个关键之一

就是你的经验假设我现在

要来买你的10个原子的

单片的排列

能不能制备出来

我可以明确回答您

应该是制备不出来十个原子

主要 但是如果

（尽量）有多大的可控

（是这样）

但是是这样

因为我们这个材料是

单原子层厚

所以依据那个李隽老师

帮我们计算的这个结果而言

我想象是它从一开始

就形成一个大概是

等边三角形一个团簇

然后不断的长大的

这么一个过程

但是如果

但是我经过我的实验的

基本是按时间取点

那种分析以后

发现在很短的时间内

它就可以形成很大的那种

大概是上百纳米的

那种片状的结构

但是如果是利用精细的表征

比如说同步辐射方式

来确定是不是经历了这个

小变大的过程

我觉得是可以确定的

但是您现在假如让我

合成十个不太可能

但我觉得是一百到二百

三百那是可以控制的

但我觉得您那个

涉及到更本质的问题

您说十的话

如果它是一种精确的

精确的原子结构来讲

最小的

好比你可控最小的

单原子的铑片是多少

就是根据你的判断

因为这个基于我的判断

那我觉得李隽老师

觉得是多少

我不知道这个最小的

几个原子可以稳定

七个 第一个七个

那就是铑

最基本的单元

有一个三角嘛那个地方

好 这个很好

你后头那些转的

好比很多的纳米晶

跟镍和磷

我不想问了

我想问一个

实际上就是

既然这个铑片你没有

一个扩展或者是延伸

我来做一个好比

好比钴铑铱

钴的上头做的单的钴的

纳米 单原子纳米片

或者是镍的纳米片

你就不觉得有一个

金属烯的一个更多的证明吗

既然叫金属硒

当时在合成这种结构

并且进行了他的厚度判定以后

我们实际上也有这种野心

就希望一种general的方式

来合成其他片状结构

但是李隽老师给我们

反馈计算结果发现

铑是具有一种结构特殊性的

我们发现对于铂

或者是钯的材料而言

它表面不存在这个

它也有这种那个离域的δ键

但是它对于这种结构

稳定性贡献不如铑这么大

所以我这种方式实际还是

一种不是普适性的方法

来进行合成

但是您说的那种现象

比如在理论计算中

已经发现钌实际上

有和铑有很类似的现象

大概是去年的时候

也有文献报道了钌的薄片

但它大概就不是一种

单原子层厚

大概是一个纳米左右的

一个厚度

好

我倒觉得你这个东西

是一个挺好的

（解决）这种铑的这种

平台

一个平台

我是这么想

你假如把它放在

不同的过渡金属的单晶表面上

它会有不同的性质

但是你摆放的方式不一样

它也会有不同的性质

这个应该比较好做的这个事情

我觉得想法很好

我们以前也进行这种尝试

比如我们想利用STM

但是你摆放的方式不一样

比如说电子

电子分布之类的信息

但是我们把样品给他们

做STM

他们说你样品太脏

他们就不愿意进行这种东西

那我就建议你比方说我

我找了很好的这种镍铁

或者就是镍

然后你用单原子层外延的办法

但是如果你用单原子层外延的办法

实际就跟我的工作

等于是相对独立

另外一个工作了

而且铑是一种

我一直就是说这是一个很好的一个方向

对吧，单原子层外延

不同的金属前体上

以及不同的合金情况下

它的催化

在薄片两边都可以

那您的意思是针对铑这个体系

还是其他都可以

你针对包括你们刚才那谁

报告的合金体系

其实不用你这个方法

我完全用这种做薄膜的

办法来做

现在单原子层也做的挺好

做薄膜的方式

（不用做成）MBE了

MBE当然比较困难

这种金属熔点会比较高

但是如果用有机金属源的话

范老师刚才这个问题其实是还有

另外一个工作可以值得去探索一下

比方说在一个硅的衬底

或者是一个氧化的这个

衬底上把我这个单层的铑

对 我就是这个意思

这个分散在这个上面

然后有没有可能

给它用四电极的方法

把它引出线出来

然后外面再有一个绝缘层

接上再然后压住

用一个金属拉住

这个你对于我们比方说

做这个微结构来说都不是特别困难

这个可能这件事 这有可能发现单层铑的输运

这有可能这就是上次跟王亚愚老师也是在讲这个事

我们也是既然这个结构存在

我们就建议它

比如在一个外延生长在

某一个衬底上正处这个单层的铑

这可能是

现在晶体的衬底

可以选择的很多

对

有可能所以这是

因为单原子层

它的电子结构一定受

彻底的影响非常的多

对我看薛其坤老师他们现在在做他们自己的超导的

也许这件事对…

下面就是上次王亚愚他们

都很关注这个结果往这个上面发展

但我看薛其坤院士他们在比如说在硅的基底上长单原子层的铱

他对他超导的解释上

他也发现铱和基底硅之间

有一种强烈的化学键的存在

才导致那种超导的结果

所以如果我们这个铑片

就目前而言

它还是一种纯粹的

铑之间的电子结构

铑本身的电子结构

我们可以做在镍上面

你不是做合金吗

做在镍上面

铜 镍

我再想一想我再想一想

我觉得应该挺好的

你讲的很好

以前我了解一点工作

没有系统听

今天系统听一下

觉得你这个你发这个

Nature Communications

你真是稍微有点亏

但是这个里面有一些问题

你现在报 报道这个铑片

这个金属这种单层结构

现在还是唯一的吗

目前还是唯一的

目前还是唯一的

就是说你的东西（脏）

刚才说它不是一个

自支撑的结构对吧

但是看您怎么定义

因为像郑南峰他们做

超薄钯片的时候

他们在题目里就

他就说它是free-standing的

我觉得这个看怎么理解了

Free-standing是看它是一种完全

自支撑的状态

还是说它是在溶液里面

它是一种自支撑

不是 现在这个不管

现在就不管它是脏的也好

干净的也好

就是说你这个东西

你除了你那个催化性质

好像也不是说特别特别出色

对吧

你有没有可能找到一些

其他的特别

因为它那个成键方式

你是很特殊的呀

你那个大型的离域π键有很多特殊的性质

你这个也有特殊的性质

你假如说特殊的性质要是能出来

你当时就是说

就是没找到那个特殊的性质对吧

当时我们也找过

比如在我们计算出发现

在最高的轨道有一个单电子

而计算结果显示

这种材料它应该是

具有磁性的

有等于以往的像铑钯铂

都不具有磁性了

所以我们认为它可能具有磁性

但是测的结果没磁性

但是很有可能就是因为

由于铑有被表面配体影响

它的电子结构就再次改变了

就是这个意思

表面活性剂对性质的影响是挺大的吧

对 之前在之前审稿人其实也在不断的追究

他说你一定要强调

你这个材料是一种

表面配体保护的

单原子层的铑片

而你刚才一直说你完完全全

就是没有保护的

它的稳定性不行啊

实际上我们做这个AFM结果

也是得到了一种

稳定的铑片

但是实际上 看不太清楚

实际上它也是跟基底

我们认为也是有一层我们认为也有强的相互作用的

所以它才能稳定

等于说还是有支撑的

负载

对

还是

还不是自支撑 就是说

Free-standing

是相对固体载体支撑

还是表面surfactant保护的支撑

所以这个支撑

你把它放到我们纳米膜上，放到纳米管的薄膜上

另外一个我也有一个问题

你们一直因为今天一答辩以后

一听我也产生一个想法

就是你比如就这张别走

就是你那个比方说

铑的单层的原子

和这个PVP保护

PVP是怎么吸附在那个

铑的单层上的结构

是怎么样结合上的

是这个氧吸附在这个上面

还是怎么结合上去的

（它们）铑和铑之间的

这个原子

比方说一个单层的原子

比方说你的这个几百个

纳米的这个片

它总有空隙

我忘掉了有没有去尝试

做氢的吸附

和一氧化碳的吸附

这两个实验没有做

但是通过红外表征

可以知道它就是由

聚乙烯吡咯烷酮

中间的那个羰基氧

跟表面进行配对

然后我们通过简单的

ChemDraw搭那个结构就发现

实际上PVP是一种

非常疏那个松散的

一种链状结构

它在表面上基本是一种

（所以）趴的状态

所以不可能每一个铑

上面都有一个羰基吸附

所以我讲的这个意思

是什么意思呢

让一氧化碳来吸附

因为它也是羰基吸附

那个也是羰基吸附

当一氧化碳吸附

在这个上面的时候

有意识的置换

部分置换PVP

这个然后呢比方说

我先是在低温下

我加一氧化碳加压

使一氧化碳这个浓度提高

如果说它不是一个零级反应

它这个一氧化碳的浓度

就会影响这个

他们之间的交换吸附

这样有可能把它抬

把PVP排掉

排掉一部分

当然也有可能破坏

也有可能不破坏

这个有两个意义

一个是在催化上面活化羰基

活化一氧化碳

这是一个意思

另外一个意思

有可能还能够回来

得到这个东西

局部 我们只要局部

比方说几十个原子

这个形成了一个平面上面

那么STM能观察到

这个结果就是直接证据

所以我一直

在这个地方我们一直

这个问题还没有想起来

好 这是个建议

谢谢老师

我有个问题也是讨论型的

就是这个单原子层

这个金属层它（对）电子数

很不稳定对吧

对

非常不稳定

（这个结果）

这个我一直就没想明白

它为什么

包括你这个你不是有一个

大的δ键吗

你也跟这个石墨烯去做对比

石墨烯是离域的大π键对吧

比如说我碳的结构里面

比如说石墨能耐受电子束

好像当合金的即使做到一个纳米

比如说我们的金属我做铂铜做

一个纳米

为什么突然到一个纳米它就不稳定了到一个单原子层的厚度

我不知道从化学键有没有一个理解

实际上我跟做电镜的老师

也讨论过就有一个误区

就是认为 就认为石墨烯

它虽然是单原子层

它也会不稳定

但实际石墨烯里

碳碳之间的键非常强的

在电子束照射下

它是非常稳定的

但是对于我们这个材料

当时发现不稳定

然后进行理论计算

发现以后

就发现如果没有PVP的保护

它就是不稳定的

所以等于单纯依靠

（离开）△键它还是不足以

让它稳定存在

所以PVP还在这里面

起到非常重要的一个作用

因为我们做（17：05）的

四个…是非常稳定的

对非常稳定

电子束底下就是说

…

就是这个可能到

突然到单原子层

它就是有一个

还是有一个质变的过程

是吧

好 这是第一个

第二个就是你那个磷化铑

那个结构里面

你这个磷是几价的

我们利用（英文）这个…

它是属于（零）价的磷

还是一个合金的

对

然后铑也是零价

然后实际上它是趋向于

到一点点正价

但主要还是零价

但通过理论计算发现

它表层的铑是零价

但是对于中间层的铑

它还是显示的部分的正价

部分的正价

对

但是整体而言

它是零价的铑

你中间好像写了一个就是

（17：56）

对

它的这个形成

那个东西是很不稳定的

尤其你那个反应条件是180度

你是怎么去证明

或者提出来这个来作为一个

…

是这样的

这个当时也是比较

纠结的一个地方

就是我们实际在活动中

利用的是…

作为一个…的

但是理论计算讲的…

可能是24个碳

趴在表面

基本是计算要…

因此我们就选择一个

就它一个简单的代表

就选择PH3来作为代表

然后也有像您刚才考虑的问题

有可能它在其他的金属表面

在一般的表面都可能

发生这种…的现象

那我们计算的时候

我们（PH3）在铑的表面

就没有发生这种（现象）

那你是算过这个

对 算过铑表面

它没有发生…

你这个（PH3）本身

能使…

替代 考虑计算

不要谈那个问题

…

不是

这不是PH3

计算方面的模型

模型

我感觉用（三甲基膦）

最差也要用三甲基膦

不能用…

就是从计算的角度

把一个烷基 甲基是

已经比较简化了

但是用…

不合理是吗

这不合理

但是当然可能机理上是一样

但是能量差的会非常远

就是你中间得到什么

那些热力学动力学能量

是因为已经有这个结果

对

所以…

PH3始终比…

对

尤其你反应是180度

好

我每参加一个这个博士的

毕业答辩我都要看一下

（致谢）

我看你的这个致谢的话

写的我读到反而是

我非常的受感动

看了一下用了（严格）排比的

六个最多的

连李老师这个以前的黑发

都…白发了

所以马上要走出校门了

我问问你你的感慨的

人生是什么

我感慨

未来

你要走出校门

你要感悟 最后是一个感一个悟嘛

实际上我在读博期间

没有想到我读博会

我以为读博只是

做几个简单的工作

然后发表几篇而已

就训练专业性

但实际上我在读博以来

我发现我更多的是在一种

个人品质或者说

韧性的塑造上

尤其遇到铑片这个工作以后

才更多的中间是一种探索

然后遇到困难

然后实际也经历过消沉

但是又如何来 来克服这个问题

因此我经历博士训练以后

我更多的是觉得

对待问题要坚持

而且是自己认定的

自己认定的当然

是要符合科学

符合科学常理的问题

一定要坚持

坚持以后我觉得

才可能获得

获得别人的认可

所以我觉得在今后

不管是在高校任教

或者是去公司

我觉得我还会保持这种态度

对于事故有一种执着的精神

在里面

好

我再提一个

那个用磷来做这个催化剂

这个是我觉得这是非常好的

一个思路

就是说因为一般的我们讲

双金属催化剂

你还是试图拿一个金属

来调节另外一个金属的性质

或者为了节省

或者为了让它的催化性质更好

你现在拿非金属的磷这一类

就是属于电负性比较小

就不是特别吸电子的这种

所以你得到零价

这个有非常好的一个作用

就是你调节的功能

远远会超过金属

而且稳定性上要大很多

所以我不知道这一块

像现在这种非金属的这种

相当于你把双金属

变成了一个非金属和金属的混合

这个应该可以把催化性质

调节到另外一个 一个方面

就是可以让稳定性大大提高

这方面现在研究的是怎么样个情况

现在比如说像去年

刚有篇review大概就是讨论

磷化物和硼化物的发展情况

或者碳化物

碳化物我不好意思还没有关注

但是对于前两种材料而言

目前也仅是

也仅是先形成贵金属，先形成金属particle

然后再进行磷化或硼化的方式

来进行合成

所以他们的相关的催化研究

也相对比较少

对于硼化物就更少

基本没有这方面的一个研究

我觉得这个东西可能到时候

比双金属催化可能

还更有前景

因为稳定性大大的提高了

因为你现在这个非金属

共价键 部分共价键形成了

对

如果是金属与金属键

它会很弱

所以它通常稳定性比较差

但是非金属

对

实际是它有的是一种共价键

金属共价键

对

这就是为什么你比如说

比如说铁

我们要把碳除掉

非常难的

因为碳中间是共价键

把这个金属元素拉在一起

你这里边磷就把几个铑

拉在一起

非常 非常强的一个结构

所以这个应该是稳定性强

你看你看超硬材料材料好多都有这种结构

再问个小问题

我刚才给忘了

那个磷化铑的熔点高吗

没查过

你查一下

如果是磷化铑如果熔点高的话

这个说不定可以它

这个（范）老师可以

用于去长这个碳管

因为它这个非金属

在这里面磷和碳

氮磷这个碳氮对角线规则

有可能会有很有意思的事情

正好控制这个半导体

目前有人用过硫

用硫太快

长的太快

用了硫以后它就多壁了

这个长单壁管控制半导体

控制…

我们可以试一试

下一步你还可以假如有样品

你可以提供给范老师试试看。

好 那我们答辩就到这里

谢谢

下面我们是答辩委员会内部

段昊泓博士同学

论文答辩的这个结果

经答辩委员会表决

一致同意通过段昊泓同学的

论文答辩

并建议授予以博士学位