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Vapor-Assisted In Situ Synthesis of the Nb2CTxNS/NbO2F MXene Heterostructure for Enhanced Solar-Driven Photoelectrochemical Performance
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2024-12-27 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.4c02684 Ying-Chih Pu, Yi-Chen Yu, Jen-An Shih, Yi-Li Chen, I-Wen Peter Chen
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2024-12-27 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.4c02684 Ying-Chih Pu, Yi-Chen Yu, Jen-An Shih, Yi-Li Chen, I-Wen Peter Chen
Photocatalytic water splitting holds great potential for transforming solar energy into valuable chemical products. However, obstacles such as the rapid recombination of electron–hole pairs and insufficiently active surface areas of photocatalysts remain significant challenges. In this study, we present the first demonstration that lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide vapor successfully etches aluminum from Nb2AlC MAX phase powders while concurrently forming NbO2F anchors on Nb2CTx nanosheet (Nb2CTxNS) MXene, leading to the in situ formation of a Nb2CTxNS/NbO2F heterostructure composite. This novel material exhibits a remarkable photoelectrochemical performance, achieving a current density of 252 μA cm–2, which is 1000 and 10 times greater than those of Nb2AlC MAX and Nb2C nanosheet MXene, respectively. These findings shed light on innovative approaches for developing photocatalytic materials via vapor-assisted synthesis, offering a promising pathway for advancing material discovery in both photo- and energy-related fields.
中文翻译:
Nb2CTxNS/NbO2F MXene 异质结构的蒸汽辅助原位合成以增强太阳能驱动的光电化学性能
光催化分解水具有将太阳能转化为有价值的化学产品的巨大潜力。然而,电子-空穴对的快速复合和光催化剂活性表面积不足等障碍仍然是重大挑战。在这项研究中,我们首次证明了锂双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺成功地从 Nb2AlC MAX 相粉末中蚀刻铝,同时在 Nb2CTx 纳米片 (Nb2CTxNS) MXene 上形成 NbO2F 锚定,导致原位形成 Nb2CTxNS/NbO2F 异质结构复合材料。这种新型材料表现出卓越的光电化学性能,电流密度达到 252 μA cm–2,分别是 Nb2AlC MAX 和 Nb2C 纳米片 MXene 的 1000 倍和 10 倍。这些发现揭示了通过蒸汽辅助合成开发光催化材料的创新方法,为推进光和能源相关领域的材料发现提供了一条有前途的途径。
更新日期:2024-12-27
中文翻译:
Nb2CTxNS/NbO2F MXene 异质结构的蒸汽辅助原位合成以增强太阳能驱动的光电化学性能
光催化分解水具有将太阳能转化为有价值的化学产品的巨大潜力。然而,电子-空穴对的快速复合和光催化剂活性表面积不足等障碍仍然是重大挑战。在这项研究中,我们首次证明了锂双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺成功地从 Nb2AlC MAX 相粉末中蚀刻铝,同时在 Nb2CTx 纳米片 (Nb2CTxNS) MXene 上形成 NbO2F 锚定,导致原位形成 Nb2CTxNS/NbO2F 异质结构复合材料。这种新型材料表现出卓越的光电化学性能,电流密度达到 252 μA cm–2,分别是 Nb2AlC MAX 和 Nb2C 纳米片 MXene 的 1000 倍和 10 倍。这些发现揭示了通过蒸汽辅助合成开发光催化材料的创新方法,为推进光和能源相关领域的材料发现提供了一条有前途的途径。