2D/2D MOF/MXene Schottky Junction: Prolonged Carrier Lifetime and Enhanced Hydrogen Evolution Efficiency
Abstract
Abstract Harnessing sunlight for photocatalytic overall water splitting offers a sustainable approach to renewable hydrogen (H 2 ) production, addressing global energy and environmental challenges. However, the development of efficient and durable photocatalysts remains a significant obstacle. This study introduces the design and performance of a 2D/2D Schottky heterojunction composed of Cu 2 [CuTCPP] MOF of nanometric size and exfoliated Ti 3 C 2 MXene for visible‐light‐driven overall water splitting. By leveraging the extensive interfacial contact between the two components, an interfacial electric field is generated, promoting efficient charge migration and prolonging carrier lifetimes, as confirmed through systematic density functional theory simulations, in situ irradiation X‐ray photoelectron spectroscopy, femtosecond transient absorption spectroscopy, and X‐ray absorption spectroscopy. Ti 3 C 2 MXene, acting as a cocatalyst for photohole transport and accumulation, reduces oxidative degradation and slows catalyst deactivation. The synergistically enhanced light absorption properties of the Cu 2 [CuTCPP]/Ti 3 C 2 heterojunction result in an impressive H 2 evolution rate exceeding 5000 µmol g cat ⁻ 1 , underscoring its potential for next‐generation photocatalytic systems in renewable energy applications.
Article Details
Authors (12)
María Cabrero‐Antonino
Instituto de Tecnología Química, Consejo Superior de Investigaciones Científicas‐Universitat Politècnica de Valencia Universitat Politècnica de Valencia Valencia Spain
Andrés Uscategui‐Linares
Instituto de Tecnología Química, Consejo Superior de Investigaciones Científicas‐Universitat Politècnica de Valencia Universitat Politècnica de Valencia Av. De los Naranjos s/n Valencia 46022 Spain
Rubén Ramírez‐Grau
Instituto de Tecnología Química, Consejo Superior de Investigaciones Científicas‐Universitat Politècnica de Valencia Universitat Politècnica de Valencia Av. De los Naranjos s/n Valencia 46022 Spain
Pablo García‐Aznar
Instituto de Tecnología Química, Consejo Superior de Investigaciones Científicas‐Universitat Politècnica de Valencia Universitat Politècnica de Valencia Av. De los Naranjos s/n Valencia 46022 Spain
German Sastre
Instituto Universitario de Tecnología Química, Universitat Politècnica de València-Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Universitat Politècnica de València, Av. De los Naranjos s/n, 46022 Valencia, Spain
Jianjun Zhang
Sara Goberna‐Ferrón
Instituto de Tecnología Química, Consejo Superior de Investigaciones Científicas‐Universitat Politècnica de Valencia Universitat Politècnica de Valencia Av. De los Naranjos s/n Valencia 46022 Spain
Josep Albero
Instituto de Tecnología Química, Consejo Superior de Investigaciones Científicas‐Universitat Politècnica de Valencia Universitat Politècnica de Valencia Av. De los Naranjos s/n Valencia 46022 Spain
Jiaguo Yu
Laboratory of Solar Fuel, Faculty of Materials Science and Chemistry
Hermenegildo García
Instituto Universitario de Tecnología Química, CSIC-UPV
Feiyan Xu
Ana Primo
Instituto Universitario de Tecnología Química, Universitat Politècnica de València-Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Universitat Politècnica de València, Av. De los Naranjos s/n, 46022 Valencia, Spain