中国团队在《能源材料进展》上发表新作。“2017年，我们报道了一个新的二维过渡金属硼化物家族，作为MXenes的类似物，并为它们创造了一个朗朗上口的名字——MBenes，”论文作者、北京航空航天大学材料科学与工程学院教授孙志梅说。

“到目前为止，MBenes作为各种反应的催化剂或底物被广泛研究，包括HER、ORR/OER、NRR和CO2RR。值得注意的是，MBenes电催化性能的探索主要集中在具有正交结构的那些，而关于应用六方MBenes(h-MBenes)作为电催化剂的研究很少。”

孙解释说，MBenes作为催化剂具有几个显着的优势，例如优异的导电性、机械性能和电子性能。具体来说，一些研究人员预测，一些具有六方相的MBene会比相应的斜方相更稳定。

“据预测，六方Zr2B2和Hf2B2有被剥离的机会，并且Zr(Hf)2B2的动态和热稳定性已在早期研究中得到验证。”

“此外，它们表现出良好的金属导电性，以确保电子转移效率。同时，Zr2B2对Li+/Na+表现出高理论容量和低迁移能垒，展示了这些预测材料在电化学储能和应用领域的巨大前景。转换。”

然而，对于电催化剂来说，缺乏活性位点和有效电荷中心是一个主要问题，导致反应物难以活化。在各种改进策略中，单原子催化剂(SAC)通常具有更高的反应活性和对特定产物的高选择性，为电催化剂的发展提供了前所未有的机会。

具体来说，已证明MBenes具有优异的物理和化学特性，非常适合作为单原子催化剂的底物。

为了探索六方Zr2B2和Hf2B2作为NRR电催化剂的潜在应用，孙和她的团队系统地研究了嵌入的一系列过渡金属原子(例如3d、4d、5d)的电催化NRR性能。有缺陷的六方MBene纳米片(h-Zr(Hf)2B2O2)并确定h-Zr(Hf)2B2O2可能是电催化NRR的绝佳平台。

“根据我们提出的筛选标准，从50个系统中有效地选出了16个候选系统，其中Zr2B2O2-Cr凭借对HER的NRR的高选择性以及超低的极限电势(−0.10V)，”孙说。“该值明显低于成熟的阶梯式Ru(0001)表面(-0.43V)。”

“高活性的根源在于底物中单原子(SA)和M原子的协同效应。更令人印象深刻的是，根据催化剂的固有特性(价电子数)进一步提出了组成描述符SAs的电负性、SAs和Zr(Hf)原子的电负性)，这有助于更好地预测催化性能。”

这项工作不仅确定了高效的NRR电催化剂，而且为h-MBene的应用开辟了一条新途径，这将引发更多的实验和理论开发这种新型二维材料的努力。