Double Transition Metal Carbides MXenes (D-MXenes) as Promising Electrocatalysts for Hydrogen Reduction Reaction: Ab Initio Calculations

MXenes公司 材料科学 碳化物 密度泛函理论 从头算 过渡金属 最大相位 化学 纳米技术 催化作用 计算化学 冶金 生物化学 有机化学
作者
Neng Li,Zhe Zeng,Youwei Zhang,Xingzhu Chen,Zhongxin Kong,Arramel Arramel,Yong Li,Peng Zhang,Ba-Son Nguyen
出处
期刊:ACS omega [American Chemical Society]
卷期号:6 (37): 23676-23682 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsomega.1c00870
摘要

Double-transition-metal MXenes (D-MXenes) have been widely pursued in the advancement of the renewable energy storage technology in recent years. In this work, the hydrogen evolution reaction (HER) catalytic mechanism of several oxygen-terminated D-MXenes with the chemical formula of M′2M″C2O2 (M′ = Mo, Cr; M″ = Ti, V, Nb, Ta) is theoretically studied. For comparison, the corresponding monometallic MXenes (M-MXenes, M′3C2O2) are fairly compared by means of the density functional theory calculations. Based on our theoretical results, the HER performance of M-MXenes can be improved by constructing a “sandwich-like” ordered D-MXene configuration. Moreover, the HER performance of Mo-based D-MXenes (Mo2M″C2O2) is superior to that of Cr-based D-MXenes (Cr2M″C2O2), which highlights that the HER activity of Mo2VC2O2 and Mo2NbC2O2 is better than that of Pt(111). This work not only unravels the HER mechanism of D-MXenes (M′2M″C2O2) but also paves the way in designing emergent MXene-based HER electrocatalysts with high efficiency.

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