将石墨烯等二维碳材料偶联在光电极上可以实现高效的光电化学电池。尽管由简单分子在绿色介质中自下而上合成碳基二维材料极具吸引力，但仍是一个挑战。此外，碳水化合物是合成的理想前体，但先前的报道要求在高温（>700 °C）下进行热解。

近日，中山大学Zhuofeng Hu报道了以葡萄糖为原料，发展了一种在葡萄糖水溶液中低温（210 °C）合成碳质纳米片（HTCC）的方法。

文章要点

1）研究发现，在乙二胺和Fe³⁺/Fe²⁺/Co²⁺/Ni²⁺离子的辅助下，HTCC纳米片可以紧密接触生长在赤铁矿纳米棒阵列上。更重要的是，由于原子分布的畸变，在界面形成了金属区域，从而促进了电荷转移。

2）得益于快速的电荷转移，HTCC-赤铁矿纳米棒复合材料活性提高了约500%，优于用物理或化学方法混合石墨烯和赤铁矿（<200%）。这主要是由于纳米片与赤铁矿之间的变形区所致。此外，超快瞬态吸收光谱证实，有效空穴扩散长度从2 nm增加到8 nm，载流子寿命也得到了显著增加。

该方法为自下而上方法制备碳基二维材料提供了一种简单、温和、低成本的途径。

参考文献

Guosheng Li and Zhuofeng Hu, Bottom-up synthesis of semiconductive carbonaceous nanosheets on hematite photoanode for photoelectrochemical water splitting, Nano Res., 2021

DOI: 10.1007/s12274-021-3529-2

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3529-2