2022年6月8日星期三

碳化钼纳米颗粒实现高效析氢反应

近期,同济大学徐晓翔教授课题组通过将碳化钼纳米颗粒(Mo2C纳米颗粒)作为非贵金属助催化剂锚定在金属卤化物钙钛矿——甲基铵碘化铅(MAPbI3)上,形成了Mo2C@MAPbI3复合材料,该复合材料能实现在可见光下的高效析氢反应。

碳化钼纳米颗粒图片

金属卤化物钙钛矿是由有机阳离子、过渡金属和卤素构成的具有钙钛矿结构的一类功能材料,具有较强的可见光吸收能力和较快的电荷迁移率等优点,因而深受广大析氢反应光催化剂研究者的欢迎。但是,金属卤化物钙钛矿的表面通常缺乏合适的反应位点,导致光生电荷在表面的转移非常困难,所以需要在表面构建合适的助催化剂,如铂颗粒或过渡金属化合物,来促进表面反应的进行。

铂颗粒是一种以金属铂为主要活性组分的催化剂,具有催化活性高、选择性强和生产工艺相对简单的优点,但是因为存在价格昂贵和稀有的问题,所以在催化领域逐渐被过渡金属化合物如Mo2C颗粒所取代。Mo2C颗粒是一种电子结构类似于铂的无机化合物,不仅具有良好的催化性能,还有较低的生产成本,适合作卤化物钙钛矿的助催化剂。

据悉,徐晓翔教授课题组通过静电组装法将Mo2C纳米颗粒负载到了MAPbI3上,制备出了Mo2C@MAPbI3复合材料。研究表明,Mo2C@MAPbI3复合材料具有优异的光催化活性,主要是归因于Mo2C和MAPbI3之间有很强烈的相互连接能力。另外,Mo2C不仅可以加速MAPbI3主体中的电荷分离,还可以促进MAPbI3表面的电荷转移。

该研究成果已以“Expediting H₂ Evolution over MAPbI3 with a Nonnoble Metal Cocatalyst Mo2C under Visible Light”为题发表在Energy Material Advances上。

Mo2C@MAPbI3的产氢示意图
Mo2C@MAPbI3的产氢示意图,Xiaoxiang Xu/Energy Material Advances

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