双氧介导电荷转移与超快瞬态行为：Ti3C2(?O)@MOS异质结构增强光电化学性能的机制与应用

本综述创新性地提出通过界面/缺陷工程协同策略构建Ti3C2(?O)@MOS（金属氧化物半导体）异质结构，揭示了双氧介导（-O端基与氧空位耦合）机制如何通过优化界面电荷分布、提升载流子分离效率及延长载流子弛豫时间，显著增强光电化学（PEC）性能。研究通过磁控溅射技术实现MOS晶体在MXene表面的可控生长，结合XPS、DFT计算和瞬态吸收（TA）光谱等先进表征手段，为设计高性能光阳极提供了新范式。

　　

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材料的合成

MXene采用水热（HT）法制备。首先将1.6 g LiF粉末溶解于20 mL HCl（36%–38%）中，以800 rpm磁力搅拌10分钟形成均质蚀刻溶液。随后分批加入0.5 g Ti₃AlC₂ MAX相粉末，每批不超过50 mg以避免剧烈放热反应。继续搅拌15分钟后，将混合体系转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中...

Ti₃C₂(?O)@MOS异质结构的构建与界面/缺陷工程

Ti₃C₂(?O)@MOS异质结构的构建包含水热（HT）和磁控溅射（MS）两步。图2展示了Ti₃C₂(?O)的合成示意图，其通过蚀刻Ti₃AlC₂制备。在蚀刻体系中，LiF与HCl首先发生原位化学反应生成具有强蚀刻活性的HF，随后HF可选择性地蚀刻Ti₃AlC₂的层间结构，优先去除其中的Al原子层，最终实现MXene的可控制备...

结论

本研究通过界面耦合工程成功构建了Ti₃C₂(?O)@MOS氧介导肖特基异质结构。该双氧介导策略使Ti₃C₂(?O)@ZnO和Ti₃C₂(?O)@Ga₂O₃的光电流密度分别提升至原始Ti₃C₂(?O)的9.5倍和12.25倍。其性能优化机制可归结为：（1）双氧耦合效应（-O端基与O_V协同）优化界面电荷分布；（2）氧缺陷的电子捕获效应显著延长光生载流子弛豫时间，促进更多载流子参与PEC水分解化学反应。