光电化学(PEC)水分解在太阳能转化为化学燃料方面引起了广泛的关注。金属氧化物阵列由于其适当的带隙能量、有利的带边位置和较低的成本而被认为是PEC水分解的候选材料。

近日，大连理工大学侯军刚课题组将零维(0D)MXenen量子点(MQD)或二维(2D)MXene纳米片(MN)枝接到BiVO₄阵列上，然后将作为析氧助催化剂(OEC)的超薄氢氧化物通过MoO_x连接到MXene/BiVO₄阵列上(OEC/MoO_x/MQD/BiVO₄)，以提高集成光电阳极的PEC性能。

在AM 1.5G辐照下，0.5 M KBi溶液(pH=9.3)中，NiFeOOH/MoO_x/MQD/BiVO₄光阳极在1.23 V_RHE时的光电流密度为5.85 mA cm^-2，约为BiVO₄光阳极的3.87倍，表明MoO_x/MQD和NiFeOOH层对多孔BiVO₄光阳极具有协同效应。

相比之下，MQD/BiVO₄和MoO_x/MQD/BiVO₄光电阳极在1.23 V_RHE下的光电流密度分别为3.85 mA cm^-2和4.76 mA cm^-2。

从电化学分析和密度泛函理论(DFT)计算来看，PEC水氧化活性的显著提高归因于MoO_x/MQD作为空穴转移层能够促进光生空穴转移，抑制光生电荷复合，加速水分解动力学。

综上，空穴转移层可以作为PEC水分解半导体光阳极优化的策略，这项工作为PEC系统中空穴转移层的作用的机理提供了深入的见解，并为合理设计/合成集成光阳极提供了指导，以实现高效的能量转换。

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