Oxygen vacancy optimization of the titanium carbide MXene surface for enhanced electrochemical nitrogen reduction

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作者
Leiming Tao,Zhe Guo,Kui Pang,Zhanqiang Zeng,Chen Wang,Liming Huang,Guanhua Zhu,Linhai Duan,Jianjun Yang,Qiuye Li
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:663: 160140-160140 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2024.160140
摘要

Electrochemical N2 reduction reaction (NRR) provides a hopeful way for sustainable NH3 production. It is the key to realize efficient NRR reaction to optimize the structure and electronic configuration of catalyst materials. Increasing the number of active centers in Ti3C2Tx MXene allows for the development of effective NRR electrocatalysts. Herein, we rationally integrated defect engineering to create oxygen vacancy-rich Ti3C2-MXene (K-Ti3C2-400) as an efficient NRR catalyst with an NH3 yield of 32.25 ± 0.8 μg·h−1·mg−1cat. at − 0.55 V and a Faradaic efficiency of 12.85 % ± 0.26 % at −0.45 V versus reversible hydrogen electrode. According to the density functional theory, oxygen vacancies can prevent the hydrogen evolution reaction by delaying H adsorption, thereby activating absorbed N2 and encouraging *N2H synthesis. This research opens up new possibilities for creating MXene-based catalysts with surface reactivity and selectivity for electrochemical N2 fixation.
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