铝掺杂SrTiO3/Ti3C2 MXene肖特基异质结增强光催化全分解水性能研究

本文报道了一种通过Al3+掺杂和Ti3C2 MXene负载协同策略构建的肖特基异质结（Schottky junction）光催化剂。该复合催化剂实现了29.2 mmol·g-1·h-1的产氢速率，较纯Al-SrTiO3提升2.4倍，其优异性能源于异质结界面促进光生载流子分离的特性，为开发高效全分解水（overall water splitting）催化剂提供了新思路。

　　

Highlight

通过简易原位合成技术成功制备Al-SrTiO₃/Ti₃C₂ MXene异质结构，其中Ti₃C₂ MXene纳米片直接耦合在铝掺杂钛酸锶表面，形成紧密的肖特基异质结（Schottky heterostructure）。该结构通过强化学键界面促进光生电子高效分离与转移，使复合催化剂性能显著超越纯Al-SrTiO₃。

Structural and morphological characteristics

XRD表征显示（图1a），2θ=22.7°、32.4°、39.9°等衍射峰对应Al-SrTiO₃的（100）、（110）、（111）晶面。由于Ti₃C₂含量较低，复合材料中未观察到明显MXene特征峰。图2b证实Ti₃C₂ MXene的成功合成。

Conclusion

Al-SrTiO₃/Ti₃C₂ MXene肖特基异质结通过双策略（Al³⁺掺杂+Ti₃C₂负载）使光催化性能显著提升。优化后的AST-0.1%异质结在Rh/Cr₂O₃/CoOOH助催化剂作用下，实现29.2 mmol g^-1 h^-1的H₂产率和13.9 mmol g^-1 h^-1的O₂产率。