对于θ = 8/31 , 其中31个V原子被8个OH和23个O原子钝化(图S16) , 对于大约23个O原子 , ΔGH*的平均值为-0.157 eV;其中 , 8个O位点的自由能绝对值|ΔGH*|小于0.1 eV , 这是HER催化活性的最佳值 。 O原子上?GH*的最佳值为-0.008 eV 。 (图5e)八个OH末端的位置按照θ = 0处最强的氢吸附位点的顺序选择 。 O和OH末端的混合物进一步增强了O原子以及单个Pt原子的HER性能 。 为了进行比较 , 我们在原始V2C?O2上以θ = 8/32的H覆盖率评估了ΔGH* , 平均ΔGH*也增强到0.096 eV 。 O原子催化活性的这种改进与H覆盖而不是Pt原子有关 。 根据Bader电荷分析(表S3 , 支持信息) , 与θ = 0时的O原子相比 , 每个活性O原子和H覆盖的O原子的平均电子数分别增加了0.036e和0.235e在具有V-O空位的Pt-V2C-O2系统中 。 对于原始V2C-O2系统 , 对于活性O原子和H覆盖的O原子 , O原子的电子数增加分别为0.029e和0.226e 。 Bader电荷分析表明电子从OH官能团转移到O原子 。 由于过量的电子 , 当H原子吸附在活性O原子上时 , 电子会填充O-H键的反键轨道σ*并削弱它们 。 除了活性O原子之外 , 来自OH末端的电子转移将Pt原子的ΔGH*提高到-0.005 eV , 同时增加了主链结构的电导率 , 如图5e所示 。 对于16/31的H覆盖率 , 对于大约15个O原子 , ΔGH*的平均值为0.252 eV , 并且相互作用强度变得比θ = 0和8/31弱 。 驻留在O原子上的多余电子(每个活性O原子增加0.072e)导致OH键显着减弱 。 这些结果表明 , θ= 8/31的最佳H覆盖率可以提高单个Pt原子的HER催化活性 。
4 。 结论
【通过原子 Pt 限制降低碳化钒 MXene 的高氢结合强度以实现对 HER 的高活性】总之 , 通过V2CTX的高度还原性质通过Pt的自还原过程将原子Pt固定到基于V的MXene纳米片中以加速HER 。 V2CTX纳米片合成过程中自然产生的空位作为还原位点用于固定Pt原子 。 原子引入的Pt原子提高了电催化效率 , 并促进了额外活性位点向周围原子的电子转移 , 以激活V2CTX纳米片 。 DFT计算表明 , 限制在V空位的原子Pt原子充当有效的活性位点 , 并通过从Pt原子到周围原子的电荷转移来降低H-O结合能 , 从而获得最佳的吸附能和出色的HER性能 。
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