超薄MXene纳米片碱性电催化析氢反应性能

摘要

以MAX(Ti_(3)AlC_(2))为原料,依次采用蚀刻、剥层的方法制备了MXene(Ti_(3)C_(2)T_(x))及超薄层MXene纳米片(MXene nanosheets,MXene-NS,即Ti_(3)C_(2)T_(x)-NS)。通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)及X射线光电子能谱仪(X-Ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)表征了MXene-NS的形貌、结构及组成。采用电化学方法对比了MAX、MXene以及MXene-NS的电催化析氢(Hydrogen Evolution Reaction,HER)性能。结果表明,与MAX和MXene相比,MXene-NS在1 mol/L KOH溶液中具有最低的过电位(190 mV@-10 mA/cm^(2))、最小的塔菲尔斜率(168 mV/dec)、最小的电荷转移电阻以及最大的电活性面积。此外,在多电流阶跃下,MXene-NS也展示了良好的电位响应性。经过长周期的稳定性测试,MXene-NS的极化曲线并未出现明显衰减,显示了优异的析氢稳定性。这些结果表明,MXene的剥层可以有效提高材料的电催化性能,MXene-NS具有替代贵金属催化剂的潜质。