光電化學(PEC)水分解在太陽能轉化為化學燃料方面引起了廣泛的關注。金屬氧化物陣列由于其適當的帶隙能量、有利的帶邊位置和較低的成本而被認為是PEC水分解的候選材料。

近日，大連理工大學侯軍剛課題組將零維(0D)MXenen量子點(MQD)或二維(2D)MXene納米片(MN)枝接到BiVO₄陣列上，然后將作為析氧助催化劑(OEC)的超薄氫氧化物通過{attr}3225{/attr}O_x連接到MXene/BiVO₄陣列上(OEC/MoO_x/MQD/BiVO₄)，以提高集成光電陽極的PEC性能。

在AM 1.5G輻照下，0.5 M KBi溶液(pH=9.3)中，NiFeOOH/MoO_x/MQD/BiVO₄光陽極在1.23 V_RHE時的光電流密度為5.85 mA cm^-2，約為BiVO₄光陽極的3.87倍，表明MoO_x/MQD和NiFeOOH層對多孔BiVO₄光陽極具有協同效應。

相比之下，MQD/BiVO₄和MoO_x/MQD/BiVO₄光電陽極在1.23 V_RHE下的光電流密度分別為3.85 mA cm^-2和4.76 mA cm^-2。

從電化學分析和密度泛函理論(DFT)計算來看，PEC水氧化活性的顯著提高歸因于MoO_x/MQD作為空穴轉移層能夠促進光生空穴轉移，抑制光生電荷復合，加速水分解動力學。

綜上，空穴轉移層可以作為PEC水分解半導體光陽極優化的策略，這項工作為PEC系統中空穴轉移層的作用的機理提供了深入的見解，并為合理設計/合成集成光陽極提供了指導，以實現高效的能量轉換。

Engineering MoO_x/MXene Hole Transfer Layers for Unexpected Boosting Photoelectrochemical Water Oxidation. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202200946