吉大王晓峰/高宇 J. Colloid Interf. Sci.：方酸菁染料/Ti3C2Tx MXene有机-无机复合光催化析氢

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研究背景：

近年来，光催化技术在解决能源短缺和环境危机方面显示出巨大的潜力。将太阳能转化为氢能的光催化技术的广泛应用可以为地球文明的可持续发展建立一种简单高效的能源循环。寻找高效的光催化剂是光催化析氢的需要解决的重要问题。MXene是一类新型的二维纳米结构材料，由于其优异的物理化学性能，在人工光合作用领域得到了广泛的研究。

工作介绍：

吉林大学王晓峰&高宇课题组、长浜生物科学技术大学Shin-ichi Sasaki课题组在《Journal of Colloid and Interface Science》上面发表了题为 “Squaraine dye/Ti₃C₂T_x MXene Organic-Inorganic Hybrids for Photocatalytic Hydrogen Evolution”的文章。该工作以一系列带有不同数量的羟基的2,4-双[4-(N,N-二正丁氨基)苯基]方酸菁(SQ)染料衍生物与Ti₃C₂T_x MXene纳米片杂化构成有机-无机复合光催化剂进行光催化水裂解析氢。当SQ-3@Ti₃C₂T_x的质量比优化为4 wt%时，最佳析氢反应速率(HER)为28.6 μmol h^-1 g^-1。其中SQ-3@Ti₃C₂T_x催化剂出色的光催化性能与SQ-3染料优异的捕光能力，Ti₃C₂T_x丰富的活性位点，以及SQ-3染料聚集体与Ti₃C₂T_x间高效的电荷分离和转移密不可分。这项工作首次展示了SQ染料敏化剂与Ti₃C₂T_x MXene结合制氢的实例，并为进一步探索基于Ti₃C₂T_x MXene杂化纳米材料的光催化水裂解制氢提供了新的见解。

图文解析:

图1. SQs-1-3染料的化学结构及SQ@Ti₃C₂T_x复合光催化剂的制备示意图。

图2. Ti₃AlC₂(黑色)、 Ti₃C₂T_xMXene(橙色)、SQ-3(蓝色)和SQ-3@Ti₃C₂T_x复合材料(紫色)的XRD图。

图3. (a)原始Ti₃AlC₂, (b) Ti₃C₂T_xMXene, (c) SQ-3, (d) SQ-3@Ti₃C₂T_x复合材料的SEM图。

图4. SQ-1(灰色)、SQ-2(红色)和SQ-3(蓝色)染料(a)在EtOH溶液中的归一化紫外可见吸收光谱图和(b)各SQ染料固体薄膜的归一化紫外可见吸收光谱图。

图5.SQ-1(灰色)、SQ-2(红色)和SQ-3(蓝色)与Ti₃C₂T_x MXene的复合光催化性能图。

图6. SQ-1@Ti₃C₂T_x(灰色)、SQ-2@Ti₃C₂T_x (红色)和SQ-3@Ti₃C₂T_x (蓝色)的电化学性能图。

图7. 基于SQ-3@Ti₃C₂T_x复合光催化剂的光催化析氢机理图。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.11.096

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