ACS Nano：MXene@RuCo NPs协同催化高效整体水分解

开发高效、稳健的析氢/析氧（HER/OER）电催化剂是实现绿色氢气大规模应用的关键。

基于此，重庆大学党杰教授等人报道了利用协同界面优化指导策略制备了金属-有机框架（MOF）衍生异质结电催化剂（MXene@RuCo NPs）。

在碱性介质中，MXene@RuCo NPs的HER/OER的过电位分别为20 mV和253 mV，可以提供10 mA/cm²的电流密度，并在高电流密度下也表现出良好的性能。

通过DFT计算，作者研究了两种不同MXene类型的总能量和态密度。对比Ti₃C₂T_x，双金属Ti₂VC₂T_x具有更低的总能量和更高的费米能态密度，其稳定性和导电性更好，电子传递速率更快。

Co NPs的正极为ΔG_H*（0.605 eV），表明Co位点对氢质子的吸附能力较弱，过程缓慢。但RuCo NPs在Co位点表现出显著的ΔG_H*（0.490 eV）降低，而在Ru位点表现出更为负的ΔG_H*（-0.418 eV）。

结果表明，Ru的引入可以加速H*在RuCo NPs上的吸附/解吸过程，表明Co和Ru原子之间具有较大的协同作用。

在耦合MXene后，作者构建了非均相界面表现出较强的界面相互作用，MXene表面带负电荷的官能团可以不断地向RuCo界面提供电子，从而优化了活性位点上H*的吸附。其中，Co位点达到了最吸引人的ΔG_H*，为-0.332 eV，而Ru位点与RuCo NPs相比表现出稳定的ΔG_H*，为-0.430 eV，表明H*优先稳定在Co位点。

RuCo NPs的限速步骤转变为OOH*中间体形成的步骤，其能垒较低，分别为2.37 eV（Co位点）和2.15 eV（Ru位点），表明理论过电位降低。在耦合MXene后，MXene@RuCo NPs中Co位点限速步的能垒进一步降低至2.19 eV，低于RuCo NPs。

Collaborative Interface Optimization Strategy Guided Ultrafine RuCo and MXene Heterostructure Electrocatalysts for Efficient Overall Water Splitting. ACS Nano, 2023, DOI: 10.1021/acsnano.3c02956.