AEM：TiO2/Ti3C2 MXene/氮化碳杂化材料界面工程促进电荷转移用于高效光催化HER

Nanoyu

2021-11-24

电荷分离和转移是决定光合作用系统基本能量转换机制的核心问题。

近日，受自然的启发，吉林大学黄科科教授，中科院长春应化所Ying Wang报道了提出了一种多界面工程策略，以构建稳定用于高效光催化制氢的强耦合交互传输网络。

文章要点

1）研究人员首先通过选择性蚀刻层状前体Ti₃AlC₂，随后通过水热在Ti₃C₂原位TiO₂纳米粒子（TiO₂/Ti₃C₂）。接着，采用二次煅烧法制备了CNS纳米片。最后，合成的TiO₂/Ti₃C₂通过静电相互作用在CNS纳米片上自发自组装（TiO₂/Ti₃C₂/CNS）。

2）研究发现，Mxene可用作固态电子介体，在CNS和TiO₂之间构建电子穿梭通道。电子相互作用是由组装和Ti轨道调制合理的原子级界面调节，以保证载流子的有效流动。为实现高效制氢，构建了具有巨大驱动力的Z方案转移通道。

3）实验结果显示，电子耦合结构实现了高效的载流子定向分离和转移，使电荷分离效率大大提高了7.2倍。此外，该材料具有非常稳定的光催化氢气活性，最高可达15.29 mmol h⁻¹ g⁻¹，是纯氮化碳的18.8倍，超过了许多已报道的光催化剂。

这项工作代表着一项重大的发展，并有助于为未来加速电荷转移的设计原则奠定坚实的基础。

参考文献

Hui Zeng, et al, Interfacial Engineering of TiO₂/Ti₃C₂ MXene/Carbon Nitride Hybrids Boosting Charge Transfer for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202102765

https://doi.org/10.1002/aenm.202102765