MXenes由于其稳定性和金属性质，已被广泛用作复合电催化剂的基底。然而，实现Mxenes的高析氢/析氧反应（HER/OER）活性仍然极具挑战性。

近日，韩国蔚山科学技术院Kwang S. Kim，Geunsik Lee报道了通过第一性原理计算和基于机器学习(ML)的描述符，发现后过渡金属掺杂能够显著促进Mxenes的HER/OER活性。

文章要点

1）研究人员同时考虑了单原子吸附在外层氧上稳定的空位上的单原子催化剂1（SAC1）和亚表面金属层上的单原子置换（SAC2）。发现，SAC1更倾向于采用吸附演化机制（AEM），而SAC2的M-O键共价性增加使得晶格氧机制（LOM）更受青睐。

2）研究发现，单个Ni或Co原子嵌入到MXenes中，为优化AEM提供了合适数量的电子，并提高了O 2p带向活化LOM的方向。同时，证明了Mxene化合物（掺Ni的Sc₃N₂O₂和掺Ni的Nb₃C₂O₂）对HER和OER的稳定性和优异的双功能催化性能。

3）ML分析中使用的电子和几何描述符普遍适用于高性能HER/OER催化剂的分类。

本工作为促进低成本MXenes金属的双功能电催化活性提供了一种合理的策略。

参考文献

Rohit Anand, et al, Late Transition Metal Doped MXenes Showing Superb Bifunctional Electrocatalytic Activities for Water Splitting via Distinctive Mechanistic Pathways, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202102388

https://doi.org/10.1002/aenm.202102388