Ti3C2与MXene结合的MOF衍生碳、氮–ZnO@BCN纳米复合材料，用于提升光催化产H2O2及H2释放的性能

《ACS Applied Engineering Materials》：Ti3C2 MXene-Integrated MOF-Derived C, N–ZnO@BCN Nanocomposites for Enhanced Photocatalytic H2O2 Production and H2 Evolution

光催化制氢与过氧化氢研究：通过煅烧法制备了Ti3C2 MXene改性的ZIF-8 MOF衍生CNZ/BCN三元光催化剂，其FESEM和HRTEM证实了Ti3C2与CNZ、BCN的紧密接触，UV–vis DRS和PL分析表明Z型协同机制及Ti3C2的电子转移加速电荷分离，使H2O2产率达3150.74 μmol h?1 g?1（较二元提升近两倍），H2产率14,495 μmol h?1 g?1。

　　

光催化被认为是将太阳能转化为化学能以满足能源需求的主要科学方法之一。通过最小化光激子复合来提高光催化活性是科学界面临的一个实际挑战。在这里，我们通过煅烧法制备了一种经过Ti₃C₂和MXene改性的ZIF-8 MOF衍生C、N掺杂ZnO（CNZ）/B掺杂g-C₃N₄（BCN）光催化体系，并研究了其在光催化产氢（H₂）和过氧化氢（H₂O₂）生成反应中的性能。我们进行了XRD、FT-IR、XPS、EDX、FESEM、TEM、UV–vis DRS和PL等物理化学表征，这些结果揭示了Ti₃C₂在二元CB（1:1）体系中的成功整合。复合光催化剂性能提升的主要机制在于CNZ与BCN之间形成了紧密的接触，这一点通过FESEM和HRTEM观察得到证实。此外，作为共催化剂的多层Ti₃C₂起到了电子受体的作用，加速了电荷分离过程，这一过程得到了PL、TRPL和电化学测量的支持。同时，Ti₃C₂ MXene还提供了丰富的活性位点以促进光催化反应的进行。令人印象深刻的是，三元光催化剂CNZ/BCN/MXene（CBM-x）在光催化产氢反应中的性能显著提高（达到3150.74 μmol h^–1g^–1），几乎是二元CB（1:1）光催化剂的2倍；该优化后的三元复合材料还实现了更高的产氢速率，达到14,495 μmol h^–1 g^–1。本研究提供了一种高效的光催化剂系统，该系统通过Z-scheme机制实现大规模能源生成。