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Two-dimensional titanium carbonitride mxene as a highly efficient electrocatalyst for hydrogen evolution reaction

Materials Reports(Energy) 2022年第1期2卷 88-95页

作者： Kun Liang Anika Tabassum Manish Kothakonda Xiaodong Zhang Ruiqi Zhang Brianna Kenney Brent D.Koplitz Jianwei Sun Michael Nagui Department of Physics and Engineering Physics Tulane UniversityNew OrleansLA70118USA Department of Chemistry Tulane UniversityNew OrleansLA70118USA

In this paper,we report,for the first time,on the electrochemical catalytic activity of 2D titanium carbonitride mxene for hydrogen evolution reaction(HER).According to our study,2D titanium carbonitride exhibited much higher electrocatalytic activity than its carbide analogues,achieving an onset overpotential of 53 mV and Tafel slope of 86 mV dec^(-1),superior to the titanium carbide with onset overpotential of 649 mV and Tafel slope of 303 mV dec^(-1).The obtained onset overpotential for 2D titanium carbonitride is lower than those of all the reported transition metal carbides mxene catalysts without additives,so *** functional theory calculations were conducted to further understand the electrochemical *** calculation results show that a greater number of occupied states are active for Ti_(3)CNO_(2),revealing free energy for the adsorption of atomic hydrogen closer to 0 than that of Ti_(3)C_(2)O_(2).Both experimental and calculation studies demonstrate the excellent electrocatalytic behavior of titanium *** investigation of 2D titanium carbonitride opens up a promising paradigm for the conscious design of high-performance non-precious metal catalyst for hydrogen generation.

关键词： Two-dimensional titanium carbonitride mxene Nanosheets Hydrogen evolution Electrocatalyst Density functional theory calculation

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