X-ray Insights into Formation of −O Functional Groups on MXenes: Two-Step Dehydrogenation of Adsorbed Water

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作者
Pengjun Zhang,Hongwei Shou,Yujian Xia,Changda Wang,Shiqiang Wei,Wenjie Xu,Yihong Chen,Zehua Liu,Xin Guo,Kefu Zhu,Yuyang Cao,Xiaojun Wu,Shuangming Chen,Li Song
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:23 (4): 1401-1408 被引量:19
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.2c04712
摘要

Engineered MXene surfaces with more -O functional groups are feasible for realizing higher energy density due to their higher theoretical capacitance. However, there have been only a few explorations of this regulation mechanism. Investigating the formation source and mechanism is conducive to expanding the adjustment method from the top-down perspective. Herein, for the first time, the formation dynamics of -O functional groups on Mo2CTx are discovered as a two-step dehydrogenation of adsorbed water through in situ near-ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy, further confirmed by ab initio molecular dynamics simulations. From this, the controllable substitution of -F functional groups with -O functional groups is achieved on Mo2CTx during electrochemical cycling in an aqueous electrolyte. The obtained Mo2CTx with rich -O groups exhibits a high capacitance of 163.2 F g -1 at 50 mV s -1, together with excellent stability. These results offer new insights toward engineering surface functional groups of MXenes for many specific applications.

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