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?河南理工/武理/清華ACS Nano: 二維MoB MBene作助催化劑，促進可見光下光催化制氫

以半導體為催化劑的光催化水分解反應被認為是一種綠色和可持續的產氫的方法。在過去的幾十年中，許多高活性、低成本和穩定的半導體材料(如g-C₃N₄、硫化物、氧化物等)已被證實是優秀的光催化劑候選材料。然而，由于光生電子-空穴對的快速復合，進一步提高光催化劑的性能仍然是一個巨大的挑戰。為建立二元或更多體系而引入的共催化劑已被證明在顯著改善半導體的部分性質方面取得了巨大的成功，其能夠有效提高光催化劑的活性和穩定性。目前常用的Pt作為一種高效的產H₂助催化劑價格高而且極其稀缺，因此研究廉價和高活性的助催化劑對于光催化產氫的工業化和商業化具有重要意義。

MBene是通過從前體MAB相選擇性蝕刻A元素而獲得的(M是前期過渡金屬，A是A族元素，B代表硼元素)一種二維(2D)過渡金屬硼化物。在各種MBenes中，由于Mo中心具有較好的催化活性，近年來MoB MBene的研究引起了人們的廣泛關注。

基于此，河南理工大學周愛國、武漢理工大學李能、清華大學劉鍇和Jin Sen等采用水熱腐蝕的策略合成了高純度的二維MoAlB，隨后通過靜電相互作用構建CdS/MoB MBene光催化劑，并研究了MoB MBene在可見光下光催化H₂產生的助催化作用。

值得注意的是，為了暴露更多的活性中心，研究人員首先合成了具有手風琴狀層狀結構的MoB-MBene，將其進行超聲粉碎，得到了超薄的2D MoB MBene納米片。實驗結果表明，CdS/MoB MBene表現出優異的光催化活性，產氫速率為16892μmol g^-1 h^-1，并且在四個循環反應后仍保持良好的活性。

理論計算和計算的功函數表明，在CdS和MoB MBene之間形成的肖特基勢壘可以被視為一個電子吸收器，可以有效地捕獲CdS中的光生電子，并抑制電子向CdS的擴散，促進了光生電子-空穴對的有效分離。此外，CdS/MoB MBene具有理想的氫原子吸附能，其加速了光催化產氫的動力學，進一步增強了材料的活性。

綜上，這項工作提供了一個制備高純度2D MoB MBene納米片的簡單策略，并且展示了這種2D材料作為助催化劑在未來實現太陽能驅動的高效率、穩定和經濟的光催化H₂生產方面的巨大潛力。

2D MoB MBene: an efficient Co-catalyst for photocatalytic hydrogen production under visible light. ACS Nano, 2024. DOI: 10.1021/acsnano.4c02642

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