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       納米催化劑在特定表面上的相工程不僅對于提高催化活性至關重要，而且對于深入理解基于表面的相工程對電催化反應的影響也至關重要。在本研究中，我們成功地重塑了通過脈沖激光輻照液體(PLIL)工藝蝕刻Ti₃AlC₂ MAX得到的二維MXene (Ti₃C₂T_x)。我們在粒徑為200 ~ 350 nm的球體中制備了TiO₂@TiC核-殼結構，然后使用單步PLIL法在TiO₂@TiC核-殼表面裝飾了約2 nm的超小Pt NPs。這些進展使得電催化析氫反應(HER)在可見光照明下的活性顯著提高。確定了最佳Pt負載對PLIL時間的影響，得到的Pt/TiO₂@TiC/Pt-5 min樣品具有出色的電化學和光電化學性能。Pt/TiO₂@TiC/Pt-5 min催化劑的HER活性在10 mA/cm2下表現出48 mV的低過電位和54.03 mV/dec的超低Tafel斜率和超過50 h的優異穩定性，其產氫活性甚至優于商業Pt/C催化劑(55 mV, 62.45 mV/dec)。該研究不僅為激光依賴相工程提供了潛力，而且為高效納米催化劑的合理設計和制備提供了可靠的策略。
 
圖1. (a) MXene生產Pt/TiO₂@ TiC/Pt的原理圖設計。(b, c) XRD和拉曼光譜，分別為(i) MXene， (ii) TiO₂@TiC， (iii) Pt/TiO₂@TiC/Pt-5， (iv) Pt/TiO₂@TiC/Pt-10，和(v) Pt/TiO₂@TiC/Pt-20。
 
圖2 (a−d)不同放大倍率下Pt/TiO₂@TiC/Pt-5的HR-TEM圖像。(e) Pt/TiO₂@ TiC/Pt-5的STEM圖像和元素映射。(f, g) Pt/TiO₂@TiC/Pt-10和(h, i) Pt/TiO₂@TiC/Pt-20的HR-TEM圖像。
 
圖3. (左)Pt/TiO₂@TiC/Pt-5、(中)Pt/TiO₂@TiC/Pt-10和(右)Pt/TiO2@TiC/Pt-20樣品的(a−c) c 1s、(d−f) Pt 4f和(g−i) Ti 2p的XPS核心光譜。
 
圖4 Pt/C, Pt NPs和Pt/TiO₂@TiC/Pt樣品在1.0 M KOH中的HER性能。
 
圖5 電化學阻抗和穩定性能分析。
 
圖6 Pt/C, Pt NPs和Pt/TiO₂@TiCPt樣品在1.0 M KOH中在100 mW/cm²輸出功率的氙燈照明下的光電化學HER性能。
 
       相關科研成果由韓國國立自然科學研究所Myong Yong Choi等人2023年發表在ACS Nano (https://doi.org/10.1021/acsnano.2c12638)上。原文：Moving beyond Ti₂C₃T_x MXene to Pt Decorated TiO₂@TiC Core−Shell via Pulsed Laser in Reshaping Modifcation for Accelerating Hydrogen Evolution Kinetics。

轉自《石墨烯研究》公眾號