Mo
2C MXene是一種二維材料，可作為協(xié)同催化劑顯著提高CdS的光催化產(chǎn)氫性能。為了了解Mo
2C MXene納米片的合成過程對催化性能的影響，本文以Mo
2Ga
2C為原料，在不同的蝕刻劑中進(jìn)行水熱蝕刻制備了Mo
2C MXene。蝕刻劑中的不同陽離子(Li+、Na+、K+或NH4+)駐留在Mo
2C MXene納米片表面。然后，將樣品用于構(gòu)建CdS/Mo
2C-MXene復(fù)合材料，用于光催化析氫。其中，含Li+的Mo
2C MXene在可見光下表現(xiàn)出最佳的光催化產(chǎn)氫速率，為22,048 μmol g
−1 h
−1。這種優(yōu)異的性能是由于在納米尺度上對Mo
2C MXene進(jìn)行了Li
+修飾，從而獲得了更好的光吸收性能，光生載流子的分離效率高，以及異質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移快。此外，能帶結(jié)構(gòu)解釋了由陽離子調(diào)節(jié)的光催化劑中帶隙和導(dǎo)電帶位置的變化也是影響光催化活性的關(guān)鍵。
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圖1. Mo2C的制備工藝及微觀結(jié)構(gòu)MXene和CdS/Mo
2C-MXene光催化劑。
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圖2. (a)不同氟鹽制備的Mo
2Ga
2C和Mo
2C MXenes的XRD譜圖和(b) CdS/Mo
2C樣品的XRD譜。
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圖3. (a) CM-Li測量譜。比較CM-Li和Mo2C−Li的(b) Mo 3d區(qū)域和純Cd和CM-Li的(c,d) Cd 3d和S 2p的高分辨率XPS光譜。
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圖4. (a,b)分別是Mo
2C−Li片和CM-Li復(fù)合材料的SEM圖像。(c) CdS/Mo
2C復(fù)合材料的TEM圖像。(d)聚焦于(c)中矩形區(qū)域標(biāo)記的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的HRTEM圖像。(e) STEM圖像和相應(yīng)的元素映射。
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圖5. (a)可見光下4小時內(nèi)樣品的時間依賴性光催化產(chǎn)氫量。(b) CdS和CM-x樣品產(chǎn)氫速率的比較。(c) CM-Li制氫性能的循環(huán)試驗(yàn)。
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圖6. (a) UV - vis DRS， (b)穩(wěn)態(tài)和(c)時間分辨PL光譜，(d) TPC響應(yīng)，(e) CM-Li, CM-HF和純cd的EIS圖。
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圖7. (a) (αhv)2相對于光子能量(hv)的Tauc圖;(b) CM-Li、CM-HF和CdS的Mott−Schottky圖。
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圖8. CMLi、CM-HF和CdS的能帶結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖9. (a−c) CdS與Mo
2C−HF和Mo
2C−Li耦合前后能帶結(jié)構(gòu)變化示意圖。(d,e)可見光照射下CM-Li和CM-HF中光致電子和空穴的分離和轉(zhuǎn)移。
相關(guān)科研成果由河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院周愛國等人于2023年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials（https://doi.org/10.1021/acsanm.3c01449）上。原文：Mo
2C MXene Nanosheets Made in Di?erent Etching Solutions as Cocatalysts for Hydrogen Production。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
