First-Principles Study on Nb<sub>2</sub>C–X (X = S, Cl, F)/Graphene Heterostructures: Assessing Aqueous Stability and Implications for Electrocatalysis
Notice bibliographique
Résumé
Nb 2 C–X MXenes (X = S, Cl, F) have the potential to be promising economical (electro)catalysts, but their degradation in oxidative and aqueous environments remains a major concern. In this work, the resistance to oxidation and hydrolysis of heterostructures made of Nb 2 C–X MXenes and graphene was explored using density functional theory. We found that Nb 2 C–X/graphene heterostructures are less prone to oxidation compared to pristine Nb 2 C–X MXene. Especially, Nb 2 C–F/graphene was found to possess higher oxidative resistance compared to those of Nb 2 C–S/graphene and Nb 2 C–Cl/graphene. An analysis of the electronic properties of the Nb 2 C–X/graphene heterostructures indicated improved conductivity compared to that of pristine Nb 2 C–X structures and gave insight into the influence of graphene on the MXene’s electronic structure. In addition, the resistance to hydrolysis of pristine Nb 2 C–S and the Nb 2 C–S/graphene heterostructures was compared. Nudged elastic band calculations indicated significantly higher activation energies for water adsorption and dissociation on the Nb 2 C–S/graphene heterostructure as compared to that on pristine Nb 2 C–S, which are the first steps in MXene decomposition in aqueous media. Moreover, an assessment of the oxygen evolution reaction (OER) performance showed a significantly lower overpotential for the OER on Nb 2 C–S/graphene compared to that of pristine Nb 2 C–S, indicating the improved electrocatalytic activity of the heterostructure. This work presents the critical role of graphene in improving the resistance to oxidation and stability in aqueous media of MXenes, which is a valuable insight for the synthesis of stable MXene-based (electro)catalysts.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».