赵雷教授等Solar RRL：自组装2D/2D Ti₃C₂/UiO-66异质结用于光催化光催化分解水制氢

第一作者：吴海洋

通讯作者：何漩

通讯单位：武汉科技大学耐火冶金国家重点实验室

研究要点：

1. 利用表面活性剂辅助合成2D MOFs纳米片；

2. 通过静电自组装的方法，构筑2D/2D Ti₃C₂/UiO-66肖特基异质结，拓宽MOFs光吸收范围、解决其光生载流子复合严重、电荷转移性能差等问题，提高光催化产氢性能；

3. 利用理论计算费米能级、功函数、差分电荷密度，证明电子可以从MOFs到Ti₃C₂进行有效的转移，从而高效驱动光解水制氢反应。

成果介绍：

2022年6月8日，Solar RRL在线报道了武汉科技大学赵雷教授团队在2D MOFs异质结光催化产氢领域的最新研究成果。在该报道中，通过表面活性剂辅助合成2D UiO-66纳米片；进一步的，利用静电自组装的方法构筑2D/2D Ti₃C₂/UiO-66肖特基异质结，为制备具有良好光催化性能的MOFs异质结提供了新的思路。

要点1：表面活性剂辅助合成2D MOFs纳米片，暴露更多的催化活性位提升MOFs光催化解水制氢性能；

      利用L-组氨酸辅助合成2D UiO-66纳米片，在形成UiO-66的过程中，Zr-O团簇可以L-组氨酸发生配位，从而导致其各向异性生长，最终形成2D UiO-66纳米片。2D UiO-66纳米片相比于UiO-66光催化产氢性能得到提升，其电化学活性比表面积也更大。

要点2：通过静电自组装的方法，构筑2D/2D Ti₃C₂/UiO-66肖特基异质结，拓宽MOFs光吸收范围、解决其光生载流子复合严重、电荷转移性能差等问题，提高光催化产氢性能

构筑的2D/2D异质结，光催化产氢性能相较于纯的MOFs均具有提升且光生载流子分离效率更加优异，可以有效的转移电子用于光催化解水制氢。

要点3：利用理论计算费米能级、功函数、差分电荷密度，证明电子可以从MOFs到Ti₃C₂进行有效的转移，从而高效驱动光解水制氢反应

费米能级差的存在可以导致电子的流动，能带弯曲，从而促进光生载流子的有效分离，理论上验证了2D UiO-66 可以和Ti₃C₂/构筑异质结，并计算出费米能级的具体位置，异质结差分电荷的计算进一步说明了构筑异质结理论上的可行性，并且电子从2D UiO-66向Ti₃C₂流动，进一步促进光催化产氢性能。

小结

以表面活性剂辅助合成的方法制备2D UiO-66纳米片，进一步地，通过静电自组装的方式构筑了肖特基异质结，提高了UiO-66在光催化领域性能。本工作得到了省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室、武汉科技大学以及国家基金委的大力支持。