Mo2C-MXene/CdS Heterostructures as Visible-Light Photocatalysts with an Ultrahigh Hydrogen Production Rate

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作者
Sen Jin,Zuhao Shi,Huijuan Jing,Libo Wang,Qianku Hu,Deliang Chen,Neng Li,Aiguo Zhou
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:4 (11): 12754-12766 被引量:57
标识
DOI:10.1021/acsaem.1c02456
摘要

Here, we report a visible-light photocatalyst (Mo2C-MXene/CdS) with H2 production rate higher than that of state-of-the-art catalysts based on noble metals or other MXenes. The photocatalyst was constructed from Mo2C MXene, Cd(NO3)2·4H2O, and thiourea with ethylenediamine, which has an acanthosphere structure with Mo2C two-dimensional (2D) sheets covered by wurtzite CdS nanocrystals. From theoretical calculation, Mo sites in the Mo2C-MXene/CdS(110) heterostructure provide an efficient reaction site for the hydrogen evolution reaction (ΔGH* = −0.18 eV). The electronic structures demonstrate that this heterostructure has favorable band gap and band edge position for water splitting. In experimental measurements, the photocatalyst shows a H2 production rate of 17 964 μmol g–1 h–1. The H2 production is ca. 20% higher than the previously reported value of Ti3C2 MXene catalysts and ca. 11% higher than that of noble-metal catalysts. Therefore, Mo2C-MXene/CdS heterostructure is a promising catalyst with ultrahigh performance to replace noble-metal catalysts.
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