文献奖励丨昆明理工大学：刘鹏凭借使用我们MC镁瑞臣的产品，发表了最新光催化研究成果！
发表期刊：Materials Today Chemistry
文章题目：Construction of MXene-BiVO4-FeOOH composite photoanode withultra-low onset potential: performance, DFT calculation and mechanism
第一作者：刘鹏
通讯作者：Rui Bao，Jianhong Yi，Heng Zhao
发表单位：昆明理工大学
实验方向：光催化
影响因子：8.301
协同增强载流子分离-传输并加速水氧化动力学是提升光阳极电流密度的有效途径。本研究通过在BiVO4中循环伏安（CV）沉积Ti3C2Tx MXene导电框架以促进载流子分离-传输，并通过原位自水解沉积含氧空位的FeOOH以加速水氧化动力学。预测结果显示，所构建的MXene-BiVO4-FeOOH复合光阳极展现出令人印象深刻的电流密度（4.95 mA/cm²，1.23 V vs. RHE），是原始BiVO4的4.1倍，同时具有超低起始电位和高稳定性。这一显著提升归因于MXene导电框架避免了载流子复合，紧密了BiVO4与FeOOH的界面，且含氧空位的FeOOH改善了H2O的吸附以加速水氧化动力学。本研究展示了构建高效稳定光阳极的成功方法，并拓宽了MXene在光电催化中的应用。
过去几十年加速的工业化导致的能源危机和环境污染促使人类减少对化石能源的依赖，而氢气因其环保性、可再生性和高能量密度被视为理想的候选能源。光电催化（PEC）水分解是一种通过半导体将太阳能转化为化学能并产生氢气的迷人方法，避免了使用昂贵的铂作为工作电极。BiVO4作为一种窄带隙n型半导体，具有可见光响应、低毒性、有利的带结构和地球丰度高等优点，但其内部和电极-电解质界面处的快速电子-空穴复合以及迟缓的水氧化动力学导致其光电流密度显著低于理论值。尽管已有许多创新方法如晶面工程、纳米化、掺杂和异质结构建等被尝试，但同时克服这两个挑战的研究并不多见。Ti3C2Tx MXene作为一种具有优异导电性、丰富表面终止基团和独特平面形态的二维材料，在锂离子电池、超级电容器和电催化等领域已被广泛研究。本研究通过CV沉积在BiVO4中均匀分散剥离的MXene纳米片，构建了用于电子传输的互联通道，并通过原位自水解引入含氧空位的FeOOH以促进空穴分离和加速电极-电解质界面的氧化动力学。
论文第一作者为：刘鹏
论文通讯作者为：昆明理工大学
本文使用设备
形态分析：SEM和TEM图像显示，MXene成功沉积在BiVO4表面，且FeOOH以超薄层形式分布在BiVO4上。
晶体结构和化学状态分析：XRD和XPS结果表明，复合样品的晶体结构和化学状态与预期一致，且FeOOH中存在氧空位。
PEC性能：BTF5样品展现出最高的光电流密度（4.95 mA/cm²，1.23 V vs. RHE）和最低的起始电位，其应用偏置光电转换效率（ABPE）和载流子分离效率也显著提高。
MXene和FeOOH的作用：DFT计算表明，MXene作为电子受体促进了载流子分离，增强了BiVO4的表面活性，而含氧空位的FeOOH改善了H2O的吸附，加速了水氧化动力学。
能带结构分析：MXene的引入通过能带对齐和内置电场降低了起始电位，并促进了电子向MXene的转移。
本研究成功构建了MXene-BiVO4-FeOOH复合光阳极，通过协同效应实现了超低起始电位、显著的光电流密度和高稳定性。这一工作为MXene在光电催化中的多样化应用提供了新的见解和设计指南。
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