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潛在的高性能電催化劑——二維材料MXene

發布時間：2020-08-28 作者：harry 分享到：

伴隨著持續增長的能源需求，、能源危機和環境污染問題隨之加重。因此，尋找清潔可再生能源及開發**的能量存儲和轉換技術至關重要。其中，在當前受到廣泛關注的催化領域，電催化技術是未來清潔能源轉化技術的核心，是解決這些潛在科學問題的重要途徑。然而，高性能催化劑的研究，特別是非貴金屬催化劑的研究，已成為一個長期的挑戰。

MXene是一種新型二維過渡金屬碳化物或碳氮化物，自從2011年被制備以來，目前已經吸引了廣泛研究學者的關注。同時，MXene憑借其高比表面積、良好的導電性和高機械強度等多重優勢在各個領域顯示出巨大的應用潛力。截至目前，MXene在電化學儲能、催化、光熱轉換、水凈化、氣體分離、生物醫學應用、電磁屏蔽等方面都有了廣泛的應用。重要的是，MXene基材料為高活性，高選擇性和長負載壽命的電催化劑的設計和制備提供了靈感。然而，隨著MXene在電催化的應用越來越廣泛，該領域仍缺乏系統的歸納和總結。

近日，大連理工大學劉安敏博士、任雪峰博士及九州工業大學馬廷麗教授系統地總結了MXene基材料在電催化中應用的新進展，包括析氫反應（HER）、氮還原反應（NRR）、析氧反應（OER）、氧還原反應（ORR）、二氧化碳還原反應（CO₂RR）和甲醇氧化反應（MOR）。根據電催化反應的不同，闡明實際的催化過程，催化活性位點的主要作用以及潛在的催化機理，這對催化劑的研究是重要的。同時，通過調節表面性質、多元金屬MXene、復合材料協同催化等路徑可以**促進MXene應用于電催化領域。作為有關實驗的關鍵環節，還討論了當前更安全、更環保的MXene制備方法。以材料設計和增強方法為重點，著重介紹了MXene基材料作為下一代平臺在基礎研究和實際電催化應用中的主要挑戰和機遇。

我們相信，此次工作可以為從事基于MXene的電催化劑的研究人員提供深刻的理解，使他們能夠深刻理解并存的挑戰和機遇，激發未來在基本機理，新穎的設計方法乃至大規模材料制備方面的更多突破，并提供一定的指導，以促進MXene基材料在電催化領域的廣泛應用。相關論文“Recent progress on MXene-based materials: potential high-performance electrocatalysts”在線發表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202003437)上。

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