YTaNO 2 Janus MXene as an optimal electrocatalyst for the hydrogen evolution reaction

杰纳斯 MXenes公司 化学物理 氢 吸附 材料科学 电催化剂 催化作用 化学 费米能级 过渡金属 纳米技术 标准氢电极 载流子 结合能 过渡状态 计算化学 声子 电化学 氢键 物理化学 电子结构 固氮酶
作者
Latifa Bettadj,Boufatah Reda,Tarik Ouahrani,Chewki Ougherb,Ángel Morales‐García,Michael Badawi,Daniel Errandonea
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [Royal Society of Chemistry]
卷期号:28 (11): 7063-7076
标识
DOI:10.1039/d6cp00074f
摘要

Janus MXenes, owing to their customizable electronic structure, tailored internal electric fields, and inherent out-of-plane asymmetry, constitute a promising platform for electrocatalysis. To optimize the hydrogen adsorption energetics of the parent Y2NO2 material for the hydrogen evolution reaction (HER), we perform a comprehensive first-principles study of a family of Janus YMNO2 MXenes (M = Sc, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W). Phonon calculations indicate that YHfNO2 and YTaNO2 are dynamically stable, whereas the remaining compositions exhibit soft modes associated with charge imbalance or local lattice distortions induced by the substituted transition metal. The pronounced sensitivity of HER activity to metal substitution is further confirmed by hydrogen adsorption calculations, which reveal a broad range of binding strengths across the series. Among all the screened materials, YTaNO2 MXene displays a hydrogen adsorption free energy close to the thermoneutral value (ΔGH* ≈ 0 eV), placing it at the apex of the Sabatier volcano plot and indicating superior catalytic performance relative to the parent MXene and other Janus derivatives. This near-ideal behavior is rationalized through electronic-structure analysis, which reveals a quasi-semimetallic character with pronounced spin asymmetry and a Ta-derived d-band center located slightly below the Fermi level, enabling balanced hydrogen binding and efficient charge transfer. Overall, these results demonstrate that metal-layer substitution provides an effective strategy for enhancing the HER activity of Janus MXenes while tuning their intrinsic internal potential gradients.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
BButters发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
eyesight发布了新的文献求助10
1秒前
爆米花的应助被加奇采纳,获得10
1秒前
hgvj完成签到,获得积分10
1秒前
DAYTOY发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
bkagyin的应助被奔跑的青霉素采纳,获得20
2秒前
申申不息发布了新的文献求助10
2秒前
小二郎的应助被kk采纳,获得10
2秒前
3秒前
搞怪的小猫咪完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
Gaolongzhen完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
lin完成签到 ,获得积分10
3秒前
master完成签到,获得积分10
3秒前
liu完成签到 ,获得积分10
3秒前
酷酷妙梦发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
万能图书馆的应助被拾诣采纳,获得10
4秒前
钱从四面八方来完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
踏实的镜子的应助被诚心幻莲采纳,获得10
4秒前
小杜完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
ding的应助被kitten采纳,获得10
6秒前
迪兒发布了新的文献求助10
6秒前
樊庭完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
JIZHI发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
路瑶瑶完成签到,获得积分10
6秒前
玉灵子发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
一颗西米子完成签到,获得积分10
6秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Performance standards for antimicrobial disk and dilution susceptibility tests for bacteria isolated from animals 888
Rosenblum, Global Change Biology 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre (2012-09-10) 666
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 530
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7859273
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9377469
关于积分的说明 20711164
捐赠科研通 7458159
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3346719
关于科研通互助平台的介绍 2488895
邀请新用户注册赠送积分活动 2371230