函数工程调控Mo2C MXene的Mo 4d电子结构以提升光催化产氢效率
刘瑞云, 王苹, 王雪飞, 陈峰, 余火根
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100137
Mo2C MXene(Mo2CTx)由于其表面Mo活性位点具有类Pt的电子结构在光催化中展现出优异的析氢潜力。然而,Mo2CTx中的Mo位点在析氢反应(HER)过程中通常表现出过强的H吸附能力,显著限制了Mo2CTx的本征催化活性。为了削弱Mo活性位点的H吸附能力,本论文通过功函数诱导效应原位构建MoC-Mo2C MXene异质结,实现了d轨道电子的调控。利用Co诱导的熔盐法将Mo2C MXene原位转化为MoC,随后通过简单的超声辅助方法与TiO2耦合,制备了MoC-Mo2CTx/TiO2光催化剂。光催化产氢测试表明,最优的MoC-Mo2CTx/TiO2样品实现了1886 μmol∙h−1∙g−1的产氢速率,分别是TiO2和Mo2CFx/TiO2(Mo2CFx通过常规蚀刻剂NH4F+HCl制备)的117.9倍和3.9倍。实验和理论计算证实,MoC与Mo2C MXene之间的功函数梯度诱导电子从MoC向Mo2C MXene转移,从而削弱了Mo2CTx助催化剂中Mo活性位点的H吸附能力,进而提升了其HER活性。该研究为原位构建基于Mo2C MXene的异质结以调控Mo活性位点的H吸附能力提供了一种新策略。
关键词: 光催化产氢, 助催化剂, Mo2C MXene, 异质结, d轨道调控

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