近期，beat365中国官方网站―微纳器件和材料物理团队在二维有序过渡金属MXenes析氢反应（HER）机理描述符研究中取得重要研究进展，相关研究成果以beat365中国官方网站为第一单位，以“ Mechanism-Guided Descriptor for Hydrogen Evolution Reaction in 2D Ordered Double Transition-Metal Carbide MXenes”为题，发表在化学科学领域著名期刊《Chemical Science》（中科院1区）上，该论文第一作者为beat365中国官方网站在读博士生杜俊梅，通讯作者为陈元正副教授和王红艳教授。
在推动氢能发展的进程中，寻找高效、低成本的HER催化剂是核心挑战。尽管铂族金属性能优异，但成本与稀缺性限制了其应用。新兴的双金属MXene材料因结构可调、导电性佳，成为非贵金属催化剂的有力候选。然而，海量材料组合下如何高效筛选仍是难题。传统上，HER性能依赖密度泛函理论（DFT）评估，虽精度高，但计算量大，不利于大规模预测。近年来，研究者尝试使用如d带中心等描述符简化预测或引入机器学习手段加速筛选，但这些方法往往在模型的通用性和机制仍存在局限。
在此项工作中，课题团队提出了一种机制驱动的全新筛选策略，结合材料可合成性、稳定性、电导率评估及DFT性能筛选，进一步从微观与宏观层面剖析结构-催化性能关系，构建出一个高普适性的结构关联描述符（δ），可实现对HER性能的高效预测。利用该描述符，进一步提出了全新高性能MXene-HER催化剂。该工作为新型非贵金属催化剂的设计提供了机制引导的理论支撑，也为构建高性能催化剂筛选模型提供了新范式。该研究工作获得了国家自然科学基金（12164009）和四川省科技厅基金（2022ZYD0024）项目支持。
论文信息: Chemical Science 2025; Published April 24, 2025
原文链接: https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2025/sc/d4sc08725a
