具有光热效应的ZnO/MXene异质结纳米阵列的制备及其光电化学分解水性能研究

本研究采用一种简单的电沉积方法，将Ti₃C₂ MXene纳米片紧密嫁接到ZnO纳米棒阵列上，构建ZnO/MXene光阳极，用于高效的光电化学氧化水。研究发现，MXene纳米片不仅钝化了ZnO的表面缺陷，而且与ZnO纳米棒结合后形成了具有合适能带配置的异质结构，导致了低光生电荷复合和高电荷分离能力。此外，本工作还证实了光热MXene纳米片能够在近红外光照射下产生热量，从而提高ZnO/MXene光阳极的温度，促进电荷转移，提高反应物的分离速率。得益于这种多功能MXene纳米片，ZnO/MXene光阳极的整体性能比ZnO光阳极更强。如图1A所示，样品的TEM图说明MXene纳米片紧密包覆在ZnO纳米棒表面。图1B说明ZnO/MXene对红外光转换成热的能力比ZnO好。图1C说明ZnO/Mxene光阳极的光电转换效率与ZnO光阳极比较，得到了明显的提高。这一概念验证工作可能为开发光电效应和光热效应协同作用的先进半导体基复合材料提供参考。相关结果发表于ACS Applied Nano Materials, 2022, 5 (8), 11150-11159. 第一作者为谢小雨博士。