韩国蔚山国立科学技术院（UNIST）研究团队近日报告一项层状钛酸盐（LT）材料合成进展：通过一种新颖的合成策略，可将多种金属阳离子直接插层至LT结构的层间空间，为按需设计催化剂载体与能源存储材料提供新的材料平台。

该研究由UNIST材料科学与工程系赵承浩教授、能源与化学工程学院安光镇教授、半导体材料与器件工程研究生院郑虎英教授牵头，并与首尔国立大学韩正宇教授合作完成，相关成果发表于《Advanced Materials》。

研究团队介绍，其方法实现了一步合成柔性H+插层层状钛酸盐（H-LT）。在不破坏结构完整性的前提下，H-LT可通过直接离子交换引入多种金属阳离子，覆盖从碱金属到镧系元素等不同类别。

层状钛酸盐属于二氧化钛基材料，由薄层堆叠构成，因具备承载多种金属离子的潜力而被视为催化剂载体与电极材料的候选体系。研究团队指出，传统金属掺杂路径往往依赖高温处理或强烈化学试剂，不仅限制可引入金属的范围，也提高了规模化制备的复杂度。

为应对上述限制，团队提出自下而上的制备路线，利用氢氧化铵使前驱体自然形成富含质子的层状钛酸盐；材料浸入溶液后，通过质子与目标金属离子交换实现插层。研究显示，该技术可插层多达42种不同金属，覆盖五个族群；同时，在单一结构中还可实现30多种金属的共同插入。

在应用展示方面，团队制备了负载铑（Rh）的催化剂，并将其用于丙烯羰基化反应（塑料与洗涤剂生产中的关键步骤）。结果显示，以钾插层层状钛酸盐为载体的铑催化剂活性超过传统铑催化剂的三倍。

研究团队进一步通过分析与计算模拟指出，插层的碱金属可促进向铑的电荷转移，从而提升吸附与催化效率。

赵承浩表示，这项工作旨在建立一种灵活且可扩展的金属选择与组合技术，形成可定制的插层“库”，以支持更具成本效率的催化体系与高性能能源存储材料的开发。