MXenes电催化剂在水分解和金属空气电池的研究进展
背景介绍
MXenes是一个新的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物,被认为是下一个有前途的电催化候选材料。与其他二维材料相比,MXenes由于其高电导率(10000 S cm-1),成分多样性,结构薄,可调谐,表面易于调节,亲水性,受到越来越多的关注。MXenes来源于它们的MAX前体,有一个Mn+1XnTx的一般通式,M代表过渡金属(Ti, V, Cr, Mo, Nb等 ),X代表C或N,T表示官能团(-O, -OH 和 -F )。理论上已经预测了大量稳定的MXenes,并且从相应的MAX中已经合成了30多种类型。MXenes组成的可调性有利于电子结构的调控,独特的二维层状结构提供了一个大的比表面积,并最大限度地暴露活性位点。此外,与碳基载体相比,其优良的耐腐蚀性和亲水性扩大了应用范围。官能团极大地促进了MXene纳米片的组装,并与其他材料相互作用,能有效地避免纳米材料的聚集,优化MXenes基杂化体的电子结构。基于上述,MXenes 显示出作为电催化剂和支持能量转换的巨大希望。
该综述介绍了MXenes的合成,重点介绍了MXenes在电催化中的应用进展,包括HER、OER、ORR和双功能活性(HER/OER和OER/ORR)。全面讨论了提高MXenes及其杂化体电催化性能的策略,包括表面官能团控制、缺陷工程、杂原子掺杂、活性材料负载和杂化纳米结构设计。此外,还讨论了MXene在电催化应用中面临的挑战和前景。
原文链接:Research Progress of MXene-based Catalysts for Electrochemical Water-splitting and Metal-air Batteries
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.09.034
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