納米催化劑在特定表面上的相工程不僅對于提高催化活性至關(guān)重要，而且對于深入理解基于表面的相工程對電催化反應的影響也至關(guān)重要。在本研究中，我們成功地重塑了通過脈沖激光輻照液體(PLIL)工藝蝕刻Ti
3AlC
2 MAX得到的二維MXene (Ti
3C
2T
x)。我們在粒徑為200 ~ 350 nm的球體中制備了TiO
2@TiC核-殼結(jié)構(gòu)，然后使用單步PLIL法在TiO
2@TiC核-殼表面裝飾了約2 nm的超小Pt NPs。這些進展使得電催化析氫反應(HER)在可見光照明下的活性顯著提高。確定了最佳Pt負載對PLIL時間的影響，得到的Pt/TiO
2@TiC/Pt-5 min樣品具有出色的電化學和光電化學性能。Pt/TiO
2@TiC/Pt-5 min催化劑的HER活性在10 mA/cm2下表現(xiàn)出48 mV的低過電位和54.03 mV/dec的超低Tafel斜率和超過50 h的優(yōu)異穩(wěn)定性，其產(chǎn)氫活性甚至優(yōu)于商業(yè)Pt/C催化劑(55 mV, 62.45 mV/dec)。該研究不僅為激光依賴相工程提供了潛力，而且為高效納米催化劑的合理設(shè)計和制備提供了可靠的策略。
圖1. (a) MXene生產(chǎn)Pt/TiO
2@ TiC/Pt的原理圖設(shè)計。(b, c) XRD和拉曼光譜，分別為(i) MXene， (ii) TiO
2@TiC， (iii) Pt/TiO
2@TiC/Pt-5， (iv) Pt/TiO
2@TiC/Pt-10，和(v) Pt/TiO
2@TiC/Pt-20。
圖2 (a−d)不同放大倍率下Pt/TiO
2@TiC/Pt-5的HR-TEM圖像。(e) Pt/TiO
2@ TiC/Pt-5的STEM圖像和元素映射。(f, g) Pt/TiO
2@TiC/Pt-10和(h, i) Pt/TiO
2@TiC/Pt-20的HR-TEM圖像。
圖3. (左)Pt/TiO
2@TiC/Pt-5、(中)Pt/TiO
2@TiC/Pt-10和(右)Pt/TiO2@TiC/Pt-20樣品的(a−c) c 1s、(d−f) Pt 4f和(g−i) Ti 2p的XPS核心光譜。
圖4 Pt/C, Pt NPs和Pt/TiO
2@TiC/Pt樣品在1.0 M KOH中的HER性能。
圖5 電化學阻抗和穩(wěn)定性能分析。
圖6 Pt/C, Pt NPs和Pt/TiO
2@TiCPt樣品在1.0 M KOH中在100 mW/cm
2輸出功率的氙燈照明下的光電化學HER性能。
相關(guān)科研成果由韓國國立自然科學研究所Myong Yong Choi等人2023年發(fā)表在ACS Nano (https://doi.org/10.1021/acsnano.2c12638)上。原文：Moving beyond Ti
2C
3T
x MXene to Pt Decorated TiO
2@TiC Core−Shell via Pulsed Laser in Reshaping Modifcation for Accelerating Hydrogen Evolution Kinetics。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
