Chem. Eng. J.|单分散MXene量子点边缘活性位点促进HER性能
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详细介绍

北科纳米可提供单分散MXene量子点(可定制)


研究摘要

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2D MXene的纳米结构工程对于HER非贵金属电催化剂的设计具有指导意义。尽管如此,MXene基面有限的活性位点密度与活性极大地限制了电催化性能。鉴于此,华中科技大学张建武汉理工大学Xueyuan Yang、寇宗魁教授研究团队在《Chemical Engineering Journal》发表最新研究成果,通过将2D MXene纳米片转化为0D量子点(QDs),丰富了来自于边缘的活性位点,以提升HER性能。同时,通过扩展到其他MXene基量子点中的应用,证明了这种方法的普适性,包括M-Ti3C2 QDs,M-V2C QDs,S-Nb2C QDs,M-Nb2C QDs,M与S分别代表多层或单层MXene纳米片。以Ti基MXene为例,单分散的QDs表现出的活性是纯相MXene纳米片的13.7倍,同时还具有良好的稳定性。本文认为,QDs的边缘金属原子更有利于与中间产物H*结合,产生更低的能垒,尤其是对于羟基官能团化的官能团来说是有益的。

图文导读


图1. 0D Ti3C2Tx QDs的合成过程示意图与微观结构表征。


图2. M-Ti3C2 QDs,M-V2C QDs,S-Nb2C QDs,M-Nb2C QDs的结构、形貌、尺寸分布与AFM图像。


图3. 0D Ti3C2 QDs的结构与XPS光谱。


图4. Ti,V与Nb基MXene量子点的HER电化学性能。


图5. Ti,V与Nb基MXene量子点的边缘位点与基面的理论模型与吉布斯自由能。


总结

2D MXene纳米片通过Li插层策略使其转化为0D量子点,以促进活性边缘位点并降低能垒。单分散MXene量子点的HER性能要比相应初始MXene纳米片高数倍,在2000循环后仍然具有优异的稳定性。该研究说明MXene量子点边缘处的金属原子相对于基面原子具有更优异的HER催化活性,尤其对于羟基官能团化的MXene,为MXene基HER催化剂的低维度设计指明了方向。



文献链接

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136119

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