2D 层状异构结用于光电催化
材料科学
2025-02-19 v1
摘要
二维(2D)层状纳米材料异构结构源于将2D材料与其他低维物种的组合，具有较大的表面积到体积比，这为催化应用提供了高活性位点密度，特别是对于(光)电催化(PEC)。同时，它们独特的电子能带结构和高电导率使活性材料与基片之间实现高效电荷转移(CT)，这是催化活性的关键。近年来，研究者们已展示了多种2D材料界面，如石墨、石墨烯氮化物(g-C3N4)、金属硫化物(MCs)和MXenes，用于(光)电催化应用。例如，诸如 MoS2 和 WS2 的 Mc 已显示出对氢气发生的卓越催化活性，而石墨和 MXenes 则用于将二氧化碳还原为更高价值的化学品。然而，尽管这些材料具有巨大的潜力，但仍存在一些需要解决的主要挑战才能充分实现2D材料在PEC中的潜力。例如，它们在恶劣反应条件下的稳定性，以及大规模生产的可扩展性是需要考虑的重要因素。通过将2D层状结构与其他纳米材料结合生成异构结(HJs)是提高前体材料光电催化性能的有前景的方法。本综述我们仔细审查了近期文献，展示了在PEC过程中利用2D层状异构结构所产生的显著潜力，这些潜力跨越广泛的应用，从能源转换和储存到环境治理。随着不断的研究和开发，预计这些材料的潜力将在不久的将来得到充分释放。
引用
@article{arxiv.2502.12705,
title = {2D Layered Heterojunctions for Photoelectrocatalysis},
author = {Mengjiao Wang and Michal Langer and Roberto Altieri and Matteo Crisci and Silvio Osella and Teresa Gatti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.12705},
year = {2025}
}