以半导体为催化剂的光催化水分解反应被认为是一种绿色和可持续的产氢的方法。在过去的几十年中，许多高活性、低成本和稳定的半导体材料(如g-C3N4、硫化物、氧化物等)已被证实是优秀的光催化剂候选材料。然而，由于光生电子-空穴对的快速复合，进一步提高光催化剂的性能仍然是一个巨大的挑战。为建立二元或更多体系而引入的共催化剂已被证明在显著改善半导体的部分性质方面取得了巨大的成功，其能够有效提高光催化剂的活性和稳定性。目前常用的Pt作为一种高效的产H2助催化剂价格高而且极其稀缺，因此研究廉价和高活性的助催化剂对于光催化产氢的工业化和商业化具有重要意义。
MBene是通过从前体MAB相选择性蚀刻A元素而获得的(M是前期过渡金属，A是A族元素，B代表硼元素)一种二维(2D)过渡金属硼化物。在各种MBenes中，由于Mo中心具有较好的催化活性，近年来MoB MBene的研究引起了人们的广泛关注。基于此，河南理工大学周爱国、武汉理工大学李能、清华大学刘锴和Jin Sen等采用水热腐蚀的策略合成了高纯度的二维MoAlB，随后通过静电相互作用构建CdS/MoB MBene光催化剂，并研究了MoB MBene在可见光下光催化H2产生的助催化作用。值得注意的是，为了暴露更多的活性中心，研究人员首先合成了具有手风琴状层状结构的MoB-MBene，将其进行超声粉碎，得到了超薄的2D MoB MBene纳米片。实验结果表明，CdS/MoB MBene表现出优异的光催化活性，产氢速率为16892μmol g-1 h-1，并且在四个循环反应后仍保持良好的活性。理论计算和计算的功函数表明，在CdS和MoB MBene之间形成的肖特基势垒可以被视为一个电子吸收器，可以有效地捕获CdS中的光生电子，并抑制电子向CdS的扩散，促进了光生电子-空穴对的有效分离。此外，CdS/MoB MBene具有理想的氢原子吸附能，其加速了光催化产氢的动力学，进一步增强了材料的活性。综上，这项工作提供了一个制备高纯度2D MoB MBene纳米片的简单策略，并且展示了这种2D材料作为助催化剂在未来实现太阳能驱动的高效率、稳定和经济的光催化H2生产方面的巨大潜力。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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