阳离子交换及M4C3Tx MXenes系列材料在氢演化反应电催化中的系统评价

《Chemistry of Materials》：Cation Exchange and Systematic Evaluation of M4C3Tx MXenes for Hydrogen Evolution Reaction Electrocatalysis

二维MXenes因其电催化活性基底平面和可调电子特性成为氢析出反应（HER）的 promising materials。本研究系统报道了 M4C3Tx MXenes（V/Nb/Ta 基）的合成工艺：通过 HF 刻蚀前驱体获得高纯度层状材料，经 TMAOH 剥离得到单至 few-layered 纳片，再采用通用离子交换法将有机阳离子置换为 Li+，最终在 0.5 M H2SO4 中评估锂插层 MXenes 的 HER 性能。研究建立了制备-组成-性能的关联体系。

　　

二维（2D）MXenes由于其电催化活性基底和平可调的电子特性，最近作为氢演化反应（HER）的有希望的材料而受到了广泛关注。在这项研究中，我们详细介绍了M₄C₃T_x MXenes的合成方法、制备过程及其在HER活性方面的系统评估。我们选用了第五主族过渡金属组成的M₄C₃T_x MXenes（包括V₄C₃T_{x、Nb4C3Tx和Ta4C3Tx）作为模型材料系统。我们详细描述了MXenes前驱体的合成过程，以及利用氢氟酸进行选择性蚀刻的步骤，随后通过四甲基氢氧化铵（TMAOH）辅助剥离技术获得了单层至少层的纳米片。为了将MXenes用于HER测试，我们提出了一种通用的离子交换方法，用锂（Li⁺）离子替换有机阳离子（四甲基铵），有效改变了材料表面的化学性质和层间间距。最后，我们在0.5 M H2SO4酸性条件下，对Li⁺插层的MXenes进行了电催化HER性能评估。我们的研究为理解M4C3Tx MXenes的制备-组成-性能之间的关系提供了系统性的基础，并对其HER性能进行了全面分析，这对于MXenes在能源转换领域的应用至关重要。}