ACS Nano：核壳结构MXene@Carbon纳米点双功能催化剂用于光电化学水分解

Nanoyu

2020-12-11

设计在较宽的pH范围内具有高活性和耐久性的非贵金属双功能电催化剂，对于开发高效，经济高效且简化的整体水分解体系至关重要。

近日，韩国成均馆大学Ho Seok Park，Jung Kyu Kim报道了通过简单水热合成法，制备了具有高双功能活性的核壳结构的Mxene@Carbon（MX@C）纳米点杂化材料，其中N掺杂的碳壳以异质外延的方式与Mxene核发生强烈的相互作用。

文章要点

1）MX@C纳米点杂化材料在pH为0~14的范围内对电化学析氢反应（HER）表现出较高的催化活性。在pH为14时，MX@C在10 mA/cm²时的起始电位低至134 mV，Tafel斜率为32 mV/dec，最低电荷转移电阻为79 Ω，并且具有长期电催化稳定性。

2）就OER而言，与原始BVO光电阳极相比，MX@C杂化修饰的BVO光电阳极显著改善了PEC性能，并具有增强的光吸收和电荷转移效率。在磷酸盐缓冲电解液中，1次阳光照射下，在1.23 V（相比于可逆氢电极）下获得了比原始Mo:BiVO₄高1.5倍的光电流密度（分别为2.56 mA/cm²和1.67 mA/cm²）。

3）研究人员展示了在中性pH电解液中，1个阳光照射下，所开发基于MX@C阴极和MX@C/Mo：BiVO₄光阳极的整体水分解电池，证明了该复合催化剂的优越性。这些电池的电流密度从0.78增强到1.23 mA / cm²，在8小时内具有长期耐久性。

这种具有富N碳壳的核壳结构，基于MXene的杂化材料为开发高性能和低成本的能量转换体系提供了在宽pH范围内具有高活性的双功能电催化剂的合理设计。

参考文献：

Duong Nguyen Nguyen, et al, Core−Shell Structured MXene@Carbon Nanodots as Bifunctional Catalysts for Solar-Assisted Water Splitting, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c08436

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08436