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ACS Nano：Ru/MXene/TiO2共催化剂改善光催化产氢性能

文章来源：北科新材浏览次数：30695时间：2020-10-26 QQ学术交流群：1092348845

华南理工大学彭峰、彭新文等报道了合成限域的Ti3C2/Ru共催化剂，该合成方法通过直接对Ru3+还原，该过程中无需加入还原剂，原位形成的TiO2纳米片修饰在Ti3C2/Ru表面，同时保持了半导体TiO2和Ti3C2/Ru共催化剂之间很好的分离，由于该催化剂有较低的Fermi能级，自组装的Ti3C2/Ru共催化剂能够接收光生电子、改善生成H2的过程，该催化剂展现了较高的稳定性。作者通过DFT计算、原位DRIFT红外光谱方法测试界面功函变化情况，发现结构相互分离的Ti3C2/Ru光催化剂有效改善了电荷转移效率、提高光催化H2生成效率。该工作为半导体共催化剂用于太阳能转化催化剂的发展提供设计指导经验。

本文要点

要点1. 催化剂合成。通过Ti3AlC2剥离得到Ti3C2，随后在N2环境中超声处理，加入RuCl3后在N2气氛中80 ℃中真空干燥处理12 h，得到Ti3C2/Ru。
在Ti3C2/Ru和NaBF4分散在1 M HCl溶液中，超声处理20 min，搅拌10 min，随后在180 ℃中水热处理10~36 h，随后在真空中70 ℃中干燥处理12 h得到TiO2-Ti3C2/Ru。

要点2. 该反应中在Ti3C2界面上还原Ru3+为Ru0的过程中无需加入还原剂，导致Ru和Ti3C2之间产生较高的相互作用，光化学分析结果验证了相互分离的TiO2-Ti3C2/Ru催化剂比结合的Ru-TiO2-Ti3C2催化剂有更优异的电荷分离活性；Ru-TiO2-Ti3C2催化剂中Ti3C2的功函数提高，导致Ti3C2而不是Ru作为电子接受体，在光照过程中Ti3C2界面上形成大量OH官能团，导致功函降低，从而能够有效进行光催化反应。相比而言，在TiO2-Ti3C2/Ru催化剂中，电子、空穴很好的分离，并且在光催化反应中展现更高的活性。

本文展示了Ti3C2作为MXene材料很好的共催化剂作用。

文章来源：催化计
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