析氯反應（CER）是氯堿電解生產(chǎn)氯氣和活性氯的關鍵步驟。目前，制造能夠在最小過電勢下產(chǎn)生高電流密度的電極仍然是推進氯析出反應領域的核心挑戰(zhàn)。在這里，我們通過 MXene 表面官能團與金屬之間良好的親和力和誘導沉積效應，在 MXene@碳布（CC）上生長 TiO
2 和 RuO
2。構建了一種自支撐電極（RuTiO
2 /MXene@CC），在電催化劑-載體界面處具有強結合力，在電催化劑-氣泡界面處具有弱粘附力。 RuTiO
2 /MXene@CC可以通過調節(jié)異質界面的電子重新分布來降低RuO
2的電子密度，從而增強Cl−的吸附。RuTiO
2 /MXene@CC可以在220 mV的小過電勢下實現(xiàn)1000 mA·cm
−2的高電流密度，優(yōu)于商業(yè)尺寸穩(wěn)定陽極（DSA）。這項研究為在高電流密度下構建高效 CER 催化劑提供了一種新策略。
Fig 1. RuTiO
2 /MXene@CC 的合成示意圖。
Fig 2. (a) MXene@CC 的 SEM 圖像。 (b) 和 (c) SEM 圖像，(d) TEM 圖像，(e)–(g) HRTEM 圖像，(h) SAED 圖案，以及 (i) RuTiO
2 /MXene@CC 的元素映射。
Fig 3. (a) RuTiO
2 /MXene@CC、RuO
2 /CC 和 MXene@CC 的 XRD 圖譜。 (b) RuTiO
2 /MXene@CC 和 MXene@CC 的拉曼光譜，范圍為 100 至 2000 cm
−1。 (c) RuTiO
2 /MXene@CC 的 O 1s、(d) RuTiO
2 /MXene@CC 和 RuO
2 /CC 的 Ru 3p 和 Ti 2p、(e) TiO
2 /MXene@CC 的 Ti 2p 和(f) RuTiO
2 /MXene@CC 和 RuO
2 /CC 的 Ru 3d。
Fig 4. (a) RuTiO
2 /MXene@CC、RuO
2、MXene@CC 和 DSA 在 4 M NaCl (pH = 2) 下的 LSV 曲線。 (b) RuTiO
2 /MXene@CC、RuO
2 和 DSA 在 100、500 和 1000 mA·cm
−2 不同電流密度下的交叉點比較。 (c) RuTiO
2 /MXene@CC、RuO
2 /CC 和 DSA 中 CER 的相應塔菲爾圖。 (d)不同催化劑的EIS奈奎斯特圖。 (e) RuTiO
2 /MXene@CC、RuO
2 和 DSA 在 4.0 M NaCl 中的 Cdl。 (f) 通過 CER 中 RuTiO
2 /MXene@CC、RuO
2 /CC 和 DSA 的 ECSA 歸一化的極化曲線。 (g) RuTiO
2 /MXene@CC、RuO
2 /CC、MXene@CC 和 DSA 催化劑在 4 M NaCl (pH = 2) 電解質中的 CER 選擇性通過碘滴定法測定。 (h) RuTiO
2 /MXene@CC 電極在電流密度為 10 mA·cm
−2 時的計時電流 (i–t) 曲線。
Fig 5. MXene@CC、RuO
2 /CC、RuTiO
2 /MXene@CC 和 DSA 的（a）接觸角測量照片，（b）電解質接觸角，（c）氯接觸角。
Fig 6. (a) RuTiO
2 /MXene@CC 在不同 [Cl
−] 下的 LSV 曲線。 (b) RuTiO
2 /MXene@CC 的 log j 與 log[Cl
−] 圖。
相關研究由青島科技大學Bin Li 和 Lei Wang課題組于2024年聯(lián)合在線發(fā)表在《Nano Research》期刊上，RuO
2/TiO
2/MXene with multi-heterojunctions coating on carbon cloth for high-activity chlorine evolution reaction at large current densities, 原文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s12274-024-6419-6
轉自《石墨烯研究》公眾號
