武科大網(wǎng)訊 近日，我校理學(xué)院王玉華教授團(tuán)隊(duì)在二維材料應(yīng)用于光/電催化研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)探討了MXene/COF異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建策略、催化機(jī)制以及未來(lái)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，為二維材料在光/電催化領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供了重要參考。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Chemical Engineering Journal》，我校為論文第一完成單位，王玉華為通訊作者，其研究生簡(jiǎn)敏為第一作者。

MXene具有高導(dǎo)電性、良好的親水性和可調(diào)控的表面官能團(tuán)，使其成為優(yōu)異的電催化材料。然而，MXene在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用受限于其較弱的光吸收能力和易氧化降解的問(wèn)題。COF具有高比表面積、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)和優(yōu)異的光吸收能力，特別適用于光催化應(yīng)用。然而，COF通常存在導(dǎo)電性較差和光生載流子復(fù)合嚴(yán)重的問(wèn)題。MXene和COF的結(jié)合能夠彌補(bǔ)各自的缺陷，形成高效的MXene/COF異質(zhì)結(jié)，充分發(fā)揮其在光催化和電催化中的協(xié)同作用。

該團(tuán)隊(duì)總結(jié)了MXene/COF異質(zhì)結(jié)幾種常見(jiàn)的合成策略，比如靜電自組裝，共價(jià)自組裝和原位生長(zhǎng)法等。MXene/COF異質(zhì)結(jié)的催化活性主要來(lái)源于以下幾點(diǎn)：一是促進(jìn)光生載流子的分離與遷移，COF的光吸收能力與MXene的優(yōu)異導(dǎo)電性結(jié)合，使光生電子-空穴對(duì)有效分離，減少?gòu)?fù)合，提高催化效率。二是增強(qiáng)表面活性位點(diǎn)，MXene提供了豐富的催化活性中心，而COF的多孔結(jié)構(gòu)則有助于提高催化劑的比表面積，增強(qiáng)催化活性。三是提高穩(wěn)定性，MXene的高穩(wěn)定性補(bǔ)充了COF在長(zhǎng)期催化過(guò)程中可能的降解問(wèn)題，提高催化劑的循環(huán)使用壽命。

王玉華表示：“MXene/COF異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建為光/電催化提供了一種全新的材料設(shè)計(jì)思路，充分利用MXene的高導(dǎo)電性和COF的優(yōu)異光學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換。未來(lái)，隨著材料科學(xué)和催化技術(shù)的發(fā)展，MXene/COF異質(zhì)結(jié)有望在新能源、環(huán)境治理等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為可持續(xù)發(fā)展提供新機(jī)遇。”

這一成果不僅展示了兩者結(jié)合后在催化性能上的提升機(jī)理，為新型催化劑的設(shè)計(jì)提供理論支持，還討論了MXene/COF異質(zhì)結(jié)的優(yōu)勢(shì)，還指出了當(dāng)前面臨的界面調(diào)控、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和規(guī)模化制備等問(wèn)題，為未來(lái)研究方向提供指導(dǎo)。（理學(xué)院）