过渡金属掺杂氮基MXenes用于析氢反应的研究

作者：黄晓伟; 万美茜^*; 周耐根

来源：南昌大学学报(理科版), 2023, 47(05): 465-472.

DOI：10.13764/j.cnki.ncdl.2023.05.003

• 二维金属碳氮化物
• 析氢反应
• 第一性原理计算
• 掺杂

二维过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)因其高比表面积、优异的热稳定性和高电导率而成为有前途的析氢反应(HER)催化剂。然而，只有少数MXenes材料在HER中显示出催化活性。本研究利用密度泛函理论(DFT)计算研究了过渡金属(LM)掺杂M2NO2型MXenes对其氢吸附吉布斯自由能(ΔG*H)的影响及对HER催化活性的增强作用。结果表明，Zr2NO2和Ta2NO2具有成为HER活性催化剂的潜力。与未掺杂M2NO2相对较弱的HER活性相比，掺杂LM原子后MXenes的HER催化活性被有效提高。通过对MXenes的电子结构及其与氢原子相互作用的研究可知，不同LM原子的掺杂是通过改变O原子的Bader电荷分布，从而影响O-H键的强度，进而改善MXenes在HER中的催化性能。

• 单位
  江西冶金职业技术学院; 材料学院; 九江天赐高新材料有限公司