MXenes電催化劑在水分解和金屬空氣電池的研究進展
背景介紹
MXenes是一個新的二維過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物，被認為是下一個有前途的電催化候選材料。與其他二維材料相比，MXenes由于其高電導率(10000 S cm-1)，成分多樣性，結構薄，可調諧，表面易于調節，親水性，受到越來越多的關注。
MXenes來源于它們的MAX前體，有一個Mn+1XnTx的一般通式，M代表過渡金屬（Ti, V, Cr, Mo, Nb等），X代表C或N，T表示官能團（-O, -OH 和 -F）。理論上已經預測了大量穩定的MXenes，并且從相應的MAX中已經合成了30多種類型。MXenes組成的可調性有利于電子結構的調控，獨特的二維層狀結構提供了一個大的比表面積，并最大限度地暴露活性位點。此外，與碳基載體相比，其優良的耐腐蝕性和親水性擴大了應用范圍。官能團極大地促進了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，優化MXenes基雜化體的電子結構。基于上述，MXenes 顯示出作為電催化劑和支持能量轉換的巨大希望。
該綜述介紹了MXenes的合成，重點介紹了MXenes在電催化中的應用進展，包括HER、OER、ORR和雙功能活性(HER/OER和OER/ORR)。全面討論了提高MXenes及其雜化體電催化性能的策略，包括表面官能團控制、缺陷工程、雜原子摻雜、活性材料負載和雜化納米結構設計。此外，還討論了MXene在電催化應用中面臨的挑戰和前景。
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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