电化学N2还原反应(NRR)为可持续生产NH3提供了一条很有前途的途径，而调节催化剂材料的结构/电子构型以优化电催化性能是实现高效NRR电催化的关键。
近日，兰州交通大学Ke Chu报道了将空位工程和异质结构工程有机地结合起来，开发了一种锚定在Ti3C2Tx-Mxene载体的富O-空位的MoO3-x（MoO3-x/Mxene），作为一种高活性、高选择性的NRR电催化剂，获得了95.8 µg h-1 mg-1（-0.4V）的NH3产率和22.3%（-0.3 V）的法拉第效率。
文章要点
1）研究人员首先利用Ti3AlC2-MAX获得层状Ti3C2Tx-Mxene纳米片。然后，将Mo前驱体溶解在Ti3C2Tx-MXene悬浮液中，采用微波辅助溶剂热法一步法在MXene上原位生长MoO3纳米粒子。最后将制备的MoO3/Mxene在H2/Ar混合气氛中退火，在MoO3/Mxene上产生OV，得到MoO3-x/Mxene。
2）研究人员结合原位光谱、分子动力学模拟和密度泛函理论计算，揭示了O-空位和异质结构对NRR的协同作用，表明MoO3-x上的O-空位是N2化学吸附和活化的活性中心，而Mxene载体可以进一步调节O-空位，打破标度关系，有效地稳定*N2/*N2H，同时使*NH2/*NH3失稳，从而优化了NRR中间体的结合亲和力，降低了势垒，并增强了MoO3-x/MXene的NRR活性。
本工作不仅为NRR开发了一种高效的TMO/MXene催化剂，而且加深了对空位和异质结构协同作用的认识，为合理设计先进的NRR电催化剂提供了理论依据。
参考文献
Ke Chu, et al, Unveiling the Synergy of O-Vacancy and Heterostructure over MoO3-x/MXene for N2 Electroreduction to NH3, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202103022
https://doi.org/10.1002/aenm.202103022
