"二维V2C MXene褶皱结构界面电场工程促进光生载流子定向迁移及其高效光催化制氢应用"

为解决Zn0.5Cd0.5S半导体光生电荷分离效率低的问题，宁夏大学研究人员通过构建Zn0.5Cd0.5S/V2C MXene欧姆结（Ohmic junction），利用V2C MXene的褶皱结构实现载流子定向迁移，使产氢效率提升至20.77 mmol·g?1·h?1，为替代贵金属催化剂提供新策略。

　　

在全球能源转型背景下，氢能因其零碳排放特性成为研究热点。然而，传统光催化制氢技术面临两大瓶颈：一是常用半导体材料如Zn_0.5Cd_0.5S存在光生电子-空穴复合率过高的问题；二是高效助催化剂多依赖铂、金等贵金属，成本居高不下。MXene材料虽展现出优异导电性，但其与硫化物的界面电荷调控机制尚不明确，特别是如何通过结构设计实现低势垒欧姆接触仍待突破。

宁夏大学的研究团队创新性地采用蚀刻前驱体法制备褶皱状V₂C MXene纳米片，通过表面负载Zn_0.5Cd_0.5S构建欧姆结（Ohmic junction）。这种特殊结构不仅形成低能垒电子传输路径，其独特的"手风琴"形貌（accordion-like）更产生界面电场效应，使复合材料ZV-20的产氢效率达到20.77 mmol·g^?1·h^?1，较单一Zn_0.5Cd_0.5S提升2.5倍。相关成果发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》。

研究采用三大关键技术：X射线光电子能谱（XPS）结合原位XPS解析界面电子转移机制；密度泛函理论（DFT）计算验证能带匹配关系；通过X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征材料晶体结构与形貌特征。

【Preparations of materials】
通过氢氟酸选择性蚀刻V₂AlC前驱体制得层状V₂C MXene，采用水热法在其表面均匀生长Zn_0.5Cd_0.5S纳米颗粒，形成紧密接触的异质结构。

【XRD analysis】
XRD图谱显示ZV-20同时具备六方相CdS（PDF#1-783）和立方相ZnS（PDF#5-566）的特征峰，且V₂C的（002）晶面峰宽化，证实成功制备纳米级复合材料。

【Conclusions】
该研究首次阐明V₂C MXene与Zn_0.5Cd_0.5S的欧姆接触机制：MXene表面-OH/-O官能团提供电子转移活性位点，其金属导电性促进载流子快速迁移，褶皱结构产生的几何约束效应进一步降低界面传输势垒。

这项工作的突破性在于：①开发出非贵金属助催化体系，成本仅为传统铂基催化剂的1/50；②提出"界面电场工程"新概念，为二维材料异质结设计提供理论指导；③ZV-20复合材料在420 nm波长处的表观量子效率达15.3%，展现出工业化应用潜力。研究团队Xiaoli Ma等人指出，该策略可拓展至其他过渡金属硫化物/MXene体系，为清洁能源转换材料开发开辟新途径。