电、光和光电催化在实现可持续能源经济方面发挥着关键作用。可有效促进能量储存和转化体系中的大量氧化还原反应，使得能够从水、二氧化碳和氮气等丰富的资源中生产化学原料和清洁燃料。然而，目前仍然缺乏具有成本效益、耐用和高效的电催化剂。一系列二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物（MXenes）由于其独特的亲水性、高金属导电性和易于制备而成为广泛催化储能和转化的潜在候选材料。为了充分利用这些优异的性能，目前MXenes已经与其他材料结合形成以形成MXene杂化材料，其催化性能得到大大提高，超过了单个材料组分催化性能的总和。同时，MXene杂化将电子结构调整为具有最佳氧化还原活性的物种，以提高固有活性，同时增加活性位点的密度和可及性。

近日，新加坡科技研究局Zhi Wei Seh，美国印第安纳大学与普渡大学印第安纳波里斯联合分校Babak Anasori综述了MXene杂化材料的最新设计策略，用于工业相关的电催化（EC）、光催化（PC）和光电催化（PEC）在储能（OER、ORR和硫氧化还原反应催化的金属-空气/硫电池）和转化（由OER和HER催化的水分解）方面的应用。

文章要点

1）作者通过阐明MXene杂化材料中各个材料组分的作用，总结了将MXene与相关材料协同偶联的设计策略，以实现高效和持久的催化应用。

2）作者讨论了MXene杂化催化剂在CO2RR和N2RR等重要新兴催化应用中的可行性。

3）作者最后强调了目前对MXene杂化化合物基本认识面临的挑战，并展望了未来基于MXene杂化设计在催化储能和转化中的应用。

Kang Rui Garrick Lim, et al, Rational Design of Two-Dimensional Transition Metal  Carbide/Nitride  (MXene)  Hybrids  and Nanocomposites for Catalytic Energy Storage and Conversion, ACS Nano, 2020

DOI：10.1021/acsnano.0c05482

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c05482