一定の潜在的なAIMDシミュレーションに基づいて、水中のMXENEの電気化学的安定

Mxeneは最近、水素進化の電気触媒プロセスを加速するための有望な電気触媒材料として調査されましたが、電気化学的条件下での動的安定性はとらえどころのないままです。ここでは、さまざまな水性環境におけるTi2CTX Mxeneの電気化学的安定性を明らかにするために、最初の原理AB Initio Molecular Dynamics計算を実行しました。結果は、水攻撃に向けた純粋および空室欠損Ti2Co2 Mxeneの高い脆弱性を明らかにし、吸着酸素種と溶液中の解離したプロトンを形成した中性電気化学条件下でのMxeneの表面酸化につながりました。Ti2Co2の表面酸化は、負の電位の下で酸性状態または中性条件で防止できます。違う言い方は、完全に官能化されたTi2CF2およびTi2c（OH）2と、混合された機能化Ti2c（O0.5OH0.5）2およびTi2CO1.12F0.88は、さまざまな電気化学的条件下で非常に安定しているため、効果的に防止する可能性のあるさまざまな電気化学的条件下で非常に安定しています。電子反発または立体障害を介した水分子と表面Ti原子の間の密接な接触。これらの発見は、Mxeneの水安定性の原子レベルの理解を提供し、分解を防ぎ、非常に安定したMxenを達成するための有用な戦略を提供します。

MXene has been recently explored as promising electrocatalytic materials to accelerate the electrocatalytic process for hydrogen evolution, but their dynamic stability under electrochemical conditions remains elusive. Here we performed first-principles ab initio molecular dynamics calculations to reveal the electrochemical stability of Ti2CTx MXene in different aqueous environments. The results revealed the high vulnerability of the pure and vacancy-defected Ti2CO2 MXene towards water attack, leading to surface oxidation of MXene under neutral electrochemical conditions that formed adsorbed oxygen species to Ti and the dissociated proton in solution. The surface oxidation of Ti2CO2 could be prevented in the acid condition or in the neutral condition under the negative potential. Differently, the fully F- or OH-functionalized Ti2CF2 and Ti2C(OH)2 as well as the mixed functionalized Ti2C(O0.5OH0.5)2 and Ti2CO1.12F0.88 are highly stable under various electrochemical conditions, which can effectively prevent close contact between water molecules and surface Ti atoms via electronic repulsion or steric hindrance. These findings provide atomic level understanding of the aqueous stability of MXene and provide useful strategies to prevent degradation and achieve highly stable MXenes.