MXenes電催化劑在水分解和金屬空氣電池的研究進(jìn)展
背景介紹
MXenes是一個(gè)新的二維過(guò)渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物，被認(rèn)為是下一個(gè)有前途的電催化候選材料。與其他二維材料相比，MXenes由于其高電導(dǎo)率(10000 S cm-1)，成分多樣性，結(jié)構(gòu)薄，可調(diào)諧，表面易于調(diào)節(jié)，親水性，受到越來(lái)越多的關(guān)注。
MXenes來(lái)源于它們的MAX前體，有一個(gè)Mn+1XnTx的一般通式，M代表過(guò)渡金屬（Ti, V, Cr, Mo, Nb等），X代表C或N，T表示官能團(tuán)（-O, -OH 和 -F）。理論上已經(jīng)預(yù)測(cè)了大量穩(wěn)定的MXenes，并且從相應(yīng)的MAX中已經(jīng)合成了30多種類(lèi)型。MXenes組成的可調(diào)性有利于電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控，獨(dú)特的二維層狀結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)大的比表面積，并最大限度地暴露活性位點(diǎn)。此外，與碳基載體相比，其優(yōu)良的耐腐蝕性和親水性擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。官能團(tuán)極大地促進(jìn)了MXene納米片的組裝，并與其他材料相互作用，能有效地避免納米材料的聚集，優(yōu)化MXenes基雜化體的電子結(jié)構(gòu)。基于上述，MXenes 顯示出作為電催化劑和支持能量轉(zhuǎn)換的巨大希望。
該綜述介紹了MXenes的合成，重點(diǎn)介紹了MXenes在電催化中的應(yīng)用進(jìn)展，包括HER、OER、ORR和雙功能活性(HER/OER和OER/ORR)。全面討論了提高M(jìn)Xenes及其雜化體電催化性能的策略，包括表面官能團(tuán)控制、缺陷工程、雜原子摻雜、活性材料負(fù)載和雜化納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此外，還討論了MXene在電催化應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和前景。
原文鏈接：Research Progress of MXene-based Catalysts for ElectrochemicalWater-splitting and Metal-air Batteries
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.09.034
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