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X-ray Insights into Formation of −O Functional Groups on MXenes: Two-Step Dehydrogenation of Adsorbed Water
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2023-01-30 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04712 Pengjun Zhang 1 , Hongwei Shou 2 , Yujian Xia 1 , Changda Wang 1 , Shiqiang Wei 1 , Wenjie Xu 1 , Yihong Chen 2 , Zehua Liu 2 , Xin Guo 1 , Kefu Zhu 1 , Yuyang Cao 1 , Xiaojun Wu 2 , Shuangming Chen 1 , Li Song 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2023-01-30 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04712 Pengjun Zhang 1 , Hongwei Shou 2 , Yujian Xia 1 , Changda Wang 1 , Shiqiang Wei 1 , Wenjie Xu 1 , Yihong Chen 2 , Zehua Liu 2 , Xin Guo 1 , Kefu Zhu 1 , Yuyang Cao 1 , Xiaojun Wu 2 , Shuangming Chen 1 , Li Song 1
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Engineered MXene surfaces with more −O functional groups are feasible for realizing higher energy density due to their higher theoretical capacitance. However, there have been only a few explorations of this regulation mechanism. Investigating the formation source and mechanism is conducive to expanding the adjustment method from the top-down perspective. Herein, for the first time, the formation dynamics of −O functional groups on Mo2CTx are discovered as a two-step dehydrogenation of adsorbed water through in situ near-ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy, further confirmed by ab initio molecular dynamics simulations. From this, the controllable substitution of −F functional groups with −O functional groups is achieved on Mo2CTx during electrochemical cycling in an aqueous electrolyte. The obtained Mo2CTx with rich −O groups exhibits a high capacitance of 163.2 F g –1 at 50 mV s –1, together with excellent stability. These results offer new insights toward engineering surface functional groups of MXenes for many specific applications.
中文翻译：
X 射线洞察 MXenes 上 -O 官能团的形成：吸附水的两步脱氢
由于具有更高的理论电容，具有更多-O 官能团的工程 MXene 表面可实现更高的能量密度。然而，对这种调控机制的探索还很少。探究其形成源头和机制，有利于从自上而下的角度拓展调整方法。在此，首次通过原位近环境压力 X 射线光电子能谱发现 Mo 2 CT x上-O 官能团的形成动力学为吸附水的两步脱氢，并通过从头算进一步证实分子动力学模拟。由此，在 Mo 2 CT x上实现了 -F 官能团与 -O 官能团的可控取代在含水电解质中的电化学循环过程中。获得的具有丰富 -O 基团的 Mo 2 CT x在 50 mV s –1时表现出 163.2 F g –1的高电容以及出色的稳定性。这些结果为许多特定应用的 MXenes 工程表面官能团提供了新的见解。
更新日期：2023-01-30
中文翻译：
X 射线洞察 MXenes 上 -O 官能团的形成：吸附水的两步脱氢
由于具有更高的理论电容，具有更多-O 官能团的工程 MXene 表面可实现更高的能量密度。然而，对这种调控机制的探索还很少。探究其形成源头和机制，有利于从自上而下的角度拓展调整方法。在此，首次通过原位近环境压力 X 射线光电子能谱发现 Mo 2 CT x上-O 官能团的形成动力学为吸附水的两步脱氢，并通过从头算进一步证实分子动力学模拟。由此，在 Mo 2 CT x上实现了 -F 官能团与 -O 官能团的可控取代在含水电解质中的电化学循环过程中。获得的具有丰富 -O 基团的 Mo 2 CT x在 50 mV s –1时表现出 163.2 F g –1的高电容以及出色的稳定性。这些结果为许多特定应用的 MXenes 工程表面官能团提供了新的见解。
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