远离化石燃料
自工业革命以来，化石燃料一直是人类社会的主要能源。然而，这是有代价的，全球气温上升威胁着行星生态系统和脆弱社区的稳定性，资源枯竭增加了未来能源危机的真正可能性。
化石燃料资源的开采也会对生态系统造成物理破坏，工业径流对水体造成污染，石油泄漏等灾害使化石燃料的问题更加复杂。
风力发电、水力发电、波浪能和潮汐能以及太阳能都越来越多地用于可再生能源组合中，以取代排放二氧化碳的石油、天然气和煤炭发电。重点放在这些技术的快速开发和部署上，以帮助政府在 2050 年之前实现其净零碳排放目标。
太阳能已成为提供替代化石燃料的清洁、无限能源的有吸引力的提议。过去几十年的研究为太阳能发电和转换领域提供了新技术和先进材料，使利用太阳能的丰富能源具有商业可行性。
光催化太阳能转换
由于其提供清洁、可再生能源存储和环境保护的潜力，这一能源研究领域最近引起了很多关注。光催化将太阳能转化为化学能，同时提供存储解决方案。
除了绿色能源发电，光催化太阳能转换在污染物去除、人工光合作用和绿色燃料生产等重要的环保技术和领域也有许多应用。光催化增强了重要的能量转换相关反应，如二氧化碳还原、光驱动水分解、固氮等。
光催化剂的一个关键要求是其导带底应该比氢的还原电位更负。这能够产生H2分子。为了发挥该技术的潜力，不同团队对具有优异光催化性能的先进材料进行了研究。现在，一个团队已经探索了硼基 MXene 类纳米材料的使用。
使用类 MXene 纳米片进行光催化
2021 年 11 月在线发表的一篇论文探索了这些二维纳米级材料作为光催化剂的用途。MXenes 由早期过渡金属碳化物、碳氮化物或氮化物组成。它们是通过蚀刻从前体材料中去除某些原子层来制备的。MXenes 显示出几种有趣且不寻常的电子和结构特性，使其在光催化等应用中具有吸引力。
MXenes 的特性使其可用于光催化水中的H2析出(一种使太阳能充分利用成为可能的潜在方法)和污染物去除，包括其亲水功能和其表面存在暴露的过渡金属位点。其他分子，如水、染料、金属，甚至半导体都可以连接到这些位点，使 MXenes 具有卓越的反应活性。
在研究论文中，该团队探索了用作光催化剂的硼基四硼化镁 (MgB4) MXene 类纳米片。研究中使用了通用的 MXene 制备程序。用二溴化镁 (MgB2)蚀刻出单个 Mg 层以制造这种新型材料。选择的蚀刻剂是盐酸水溶液。该团队探索了该材料的光催化、光学、化学和结构特性。
金属层状 MXenes 转移和分离光生载流子并收获更高水平的光子学，从而产生更活跃的电子 - 空穴对。四溴化镁中硼-硼和硼-金属键的存在使该材料具有优异的机械、热和化学稳定性以及高水平的导热性和导电性。
研究结果表明，这些纳米片表现出稳定、高效的光催化水分子产生H2 的能力。这是由于材料表面存在大量暴露的金属位点，以及优异的导电性。观察到优越的太阳能吸收和收集能力。该研究论文为开发更高效的基于硼的催化剂用于能量转换和存储应用铺平了道路。
未来
研究先进的材料是受益多个行业，提供更好，更高效的技术，它有助于解决21人类面临的重大问题圣世纪。硼基四溴化镁 MXene 类纳米片具有几个有趣的特性，使它们成为用于下一代储能和光催化应用的有吸引力的材料依赖性。
