Activating lattice oxygen of two-dimensional MnXn−1O2 MXenes via zero-dimensional graphene quantum dots for water oxidation

过电位 MXenes公司 析氧 材料科学 塔菲尔方程 量子点 分解水 石墨烯 异质结 双氰胺 化学工程 纳米技术 催化作用 光催化 物理化学 光电子学 化学 离子液体 工程类 生物化学 电化学 电极
作者
Yiyuan Ma,Yurong An,Zhuo Xu,Laifei Cheng,Wenyu Yuan
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:65 (11): 3053-3061 被引量:22
标识
DOI:10.1007/s40843-022-2091-4
摘要

The poor oxygen evolution reaction (OER) activity of two-dimensional (2D) transition metal carbides (MXenes) is a major obstacle to their application in highperformance water splitting and fuel cells due to the high energy barriers for the absorption of intermediates. Here, we demonstrate that the lattice oxygen of MnXn−1O2 MXenes can be activated by 0D graphene quantum dots (GQDs), thereby activating the OER via the lattice-oxygen oxidation mechanism (LOM) instead of the conventional adsorbate evolving mechanism. The pH-dependent OER activity of MnXn−1O2@GQDs and 18O isotope-labelling experiments with time-of-flight secondary-ion mass spectrometry (TOF-SIMS) provide the direct evidence of LOM. Interestingly, the activated lattice oxygen amount can be controlled by the GQDs. The as-prepared 0D/2D Ti3C2O2@GQDs heterostructure delivers a highly reduced overpotential of 390 mV (bare Ti3C2O2: 530 mV) at a benchmark current density of 10 mA cm−2. Through optimizing the thickness and the additional conductive substrate, the overpotential at 10 mA cm−2 decreases to 250 mV, while the Tafel slope is reduced to 39 mV dec−1; these values indicate the as-prepared heterostructure is superior to the state-of-the-art MXene-based OER catalysts. This work provides a new strategy to enhance the OER activity of MnXn−1O2 and extends the application of LOM from perovskite to MXenes.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
爪爪完成签到,获得积分10
刚刚
一词压两宋完成签到,获得积分10
1秒前
聪明新筠完成签到,获得积分10
1秒前
Cloris完成签到,获得积分10
1秒前
2hi完成签到,获得积分10
1秒前
佳佳发布了新的文献求助10
2秒前
Verritis完成签到,获得积分10
2秒前
十月天秤完成签到,获得积分10
2秒前
Apricity完成签到,获得积分10
2秒前
从容的胡萝卜完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
路哈哈发布了新的文献求助10
3秒前
DrWang完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
溆玉碎兰笑完成签到 ,获得积分10
4秒前
Denning完成签到,获得积分10
4秒前
搜集达人应助邵振启采纳,获得10
4秒前
爱听歌依波完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
进击的PhD应助一词压两宋采纳,获得20
5秒前
紫苏桃子姜完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
帅气善斓完成签到,获得积分10
6秒前
叶子完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
WENc发布了新的文献求助10
7秒前
黄毅完成签到,获得积分10
7秒前
asdfzxcv应助cherry采纳,获得10
8秒前
谷云应助cherry采纳,获得10
8秒前
DungHoang完成签到,获得积分10
8秒前
19826536343完成签到,获得积分10
8秒前
brk发布了新的文献求助10
8秒前
huang完成签到,获得积分10
8秒前
93完成签到,获得积分10
8秒前
科钱钱完成签到 ,获得积分10
9秒前
嘟嘟等文章完成签到,获得积分10
9秒前
欣慰的星月完成签到,获得积分10
9秒前
sacrum13完成签到,获得积分20
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
From Victimization to Aggression 1000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5651684
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4785671
关于积分的说明 15055211
捐赠科研通 4810389
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2573087
邀请新用户注册赠送积分活动 1529005
关于科研通互助平台的介绍 1487961