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陜師大江瑞斌Chem. Eng. J.: 助催化劑加上Fe摻雜，F(xiàn)e-TiO2/Ti3C2Tx實(shí)現(xiàn)高效PEC OER！

作為一種具有優(yōu)異性能的光陽(yáng)極材料，TiO₂面臨著可見(jiàn)光吸收弱和對(duì)水氧化的催化活性低這兩個(gè)挑戰(zhàn)，這限制了其光電化學(xué)水氧化的性能。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，摻雜和助催化劑沉積分別為擴(kuò)展光吸收光譜范圍和加速水氧化動(dòng)力學(xué)提供了有效的方法。

基于此，陜西師范大學(xué)江瑞斌團(tuán)隊(duì)通過(guò)Fe摻雜和電泳Ti₃C₂T_x沉積制備用于水氧化的高效TiO₂基光電極(Fe-TiO₂/Ti₃C₂T_x)，用于高效光電化學(xué)水氧化。

Fe摻雜有效地將TiO₂的光吸收擴(kuò)展到可見(jiàn)光區(qū)；Ti₃C₂T_x作為助催化劑，其沉積大大加速了水氧化動(dòng)力學(xué)，從而提高了光生載流子分離和注入效率。

所制備的Fe-TiO₂/Ti₃C₂T_x在1.23 V vs. RHE下產(chǎn)生1.23 mA cm^-2的光電流密度，遠(yuǎn)高于Fe-TiO₂。另外，在380 nm的最大IPCE值從Fe-TiO₂的64.7%提高到Fe-TiO₂/Ti₃C₂T_x的92.8%。

實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，F(xiàn)e-TiO₂和Ti₃C₂T_x之間的強(qiáng)相互作用降低了OER過(guò)程的能壘，從而提高了PEC水氧化性能。

另外，Ti₃C₂T_x除了提高了電極內(nèi)的光生載流子分離效率和表面的注入效率，其還可能會(huì)鈍化表面缺陷，減少表面的電子-空穴復(fù)合，從而提高 PEC性能。該項(xiàng)工作為制造高效的水氧化光陽(yáng)極提供了一種有效的方法，并且加深了對(duì)混合納米結(jié)構(gòu)PEC光電極對(duì)性能影響的理解。

Effect of Surface-Deposited Ti₃C₂T_x MXene on The Photoelectrochemical Water-Oxidation Performance of Iron-Doped Titania Nanorod Array. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134124

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