郑州大学Nano Research：Ru/TC/CN助力光催化析出H2

将金属纳米点（NDs）引入异质结中以提高电荷分离和转移能力是提高其光催化活性的最有效策略之一。然而，控制金属NDs的空间分布以优化电荷传输途径仍面临巨大挑战，特别是在2D面对面异质结中。

基于还原焙烧制备TC/CN过程中增加的还原Ti空位缺陷，郑州大学岳新政副教授和Wen-Lei Zhang（共同通讯作者）等人报道了一种简单的定向自还原策略，选择性地将Ru NDs加载到2D TC/g-C₃N₄（CN）异质结的Ti_3-xC₂T_y（TC）表面。优化后的Ru/TC/CN光催化剂在380 nm处具有3.21 mmol·g⁻¹ h⁻¹的H₂析出速率和30.9%的表观量子效率。

通过DFT计算，作者研究了Ru/TC/CN表面的界面电荷分离和转移。根据计算的平均电位曲线，计算出CN、TC和TC/CN的W_f值分别为4.32、5.55和4.52 eV，说明TC的E_f比CN低。

因此，CN的电子可以自发地通过异质结界面向TC迁移，导致CN一侧的带向向上弯曲，直到达到费米能级平衡。根据TC/CN界面的电荷密度差，从CN中提取的表面电子会转移到TC中，而空穴被保留在CN中，导致电子-空穴对分离。

此外，在光照下，Ru/TC/CN和Ru-TC/CN上异质结的形成和电荷载流子在结界面的转移。在电荷再分配过程中，CN呈现向上的表面带弯曲，并在TC/CN界面自发产生肖特基势垒和内部电场。对于Ru/TC/CN，在光照射下，CN的CB电子可以通过Schottky结迅速转移到TC，然后单向迁移到Ru进行减水。总之，光生电子-空穴对的高分离效率可归因于TC/CN Schottky结的协同效应和独特的结构，有效地构建了单向电荷转移途径，抑制电子回流，实现了较高的光催化活性。

Rational distribution of Ru nanodots on 2D Ti_3-xC₂T_y/g-C₃N₄ heterostructures for boosted photocatalytic H₂ evolution. Nano Res., 2023, DOI: 10.1007/s12274-023-5422-z.

https://doi.org/10.1007/s12274-023-5422-z.

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郑州大学Nano Research：Ru/TC/CN助力光催化析出H2

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