MXene/TiO2 异质结构中的界面电荷转移与相互作用
材料科学
2021-07-21 v1
摘要
MXenes（二维碳化物和氮化物）与过渡金属氧化物（TMOs）的混合材料在电能存储方面展现出巨大潜力，且二维异质结构已被提出作为下一代电极材料以拓展当前技术的极限。本文中，我们利用第一性原理密度泛函理论研究了 MXenes（Tin+1CnT2；T=端基）与锐钛矿 TiO2 异质结构的界面结构、能量学与电子性质。我们发现，OH 端基 MXene（1.6 eV）与锐钛矿 TiO2(101)（6.4 eV）之间的功函数差异最大，导致从 MXene 到 TiO2 层最大的界面电子转移（约 0.9 e/nm2）。该界面还具有最强的粘附性，并通过氢键形成进一步增强。对于 O-、F- 或混合 O-/F- 端基的 Tin+1Cn MXenes，其与 TiO2 的异质结构中电子转移极小且界面粘附弱。MXene/TiO2 异质结构界面性质对 MXene 表面化学的强烈依赖性，将有助于调控该异质结构以用于电能存储应用。
引用
@article{arxiv.2107.09180,
title = {Interfacial charge transfer and interaction in the MXene/TiO2 heterostructures},
author = {Lihua Xu and Tao Wu and Paul R. C. Kent and De-en Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.09180},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 5 figures