Computational Evaluation of Electrocatalytic Nitrogen Reduction on TM Single-, Double-, and Triple-Atom Catalysts (TM = Mn, Fe, Co, Ni) Based on Graphdiyne Monolayers

催化作用 单层 二聚体 化学 三聚体 氧化还原 单体 过渡金属 电催化剂 电化学 Atom(片上系统) 无机化学 物理化学 有机化学 嵌入式系统 生物化学 聚合物 计算机科学 电极
作者
Dongwei Ma,Zaiping Zeng,Liangliang Liu,Xiaowei Huang,Yu Jia
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:123 (31): 19066-19076 被引量:249
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.9b05250
摘要

Low-cost and efficient electrocatalysts are urgently required for the N2 reduction reaction (NRR) to produce NH3 under ambient conditions. By using first-principles calculation, we systematically investigated the NRR catalytic activity of the transition metal (TM, including Mn, Fe, Co, and Ni) monomer-, dimer-, and trimer-anchored graphdiyne (GDY) monolayers. It is shown that most of the TM monomer- and dimer-anchored GDY monolayers have enhanced NRR catalytic activity compared with the Ru(0001) stepped surface. Especially, the Co dimer-anchored GDY monolayer (Co2@GDY) exhibits the best NRR catalytic activity with the onset potential of −0.43 V and a high ability to suppress the competing hydrogen evolution reaction. The high NRR catalytic activity of Co2@GDY could be attributed to the localized electronic states near the Fermi level and the strong electron-donating ability of the GDY monolayer. Furthermore, an approximate linear trend between the predicted onset potential and the N adsorption energy is revealed, which may act as a simple descriptor for the intrinsic NRR catalytic activity of such catalysts. Our findings not only propose an efficient and low-cost double-atom catalyst for NRR but also provide a new clue for designing TM atomic catalysts based on GDY sheets for various electrocatalysis applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
month完成签到,获得积分10
刚刚
qianyuan发布了新的文献求助10
2秒前
彭于晏应助雪莉采纳,获得10
2秒前
3秒前
等待断秋完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
AA简单男孩完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
临川发布了新的文献求助40
8秒前
不吃香菜完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
隐形曼青应助6666采纳,获得30
10秒前
田様应助缥缈老九采纳,获得10
11秒前
善学以致用应助凡`采纳,获得10
11秒前
12秒前
12秒前
打打应助不吃香菜采纳,获得30
12秒前
13秒前
任性的半仙完成签到,获得积分10
13秒前
滴滴答答发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
16秒前
谔谔发布了新的文献求助20
17秒前
demon王完成签到,获得积分10
17秒前
456发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
20秒前
焜少完成签到,获得积分10
20秒前
Danw发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Petrucci's General Chemistry: Principles and Modern Applications, 12th edition 600
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Constitutional and Administrative Law 500
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 420
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5296703
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4445819
关于积分的说明 13837462
捐赠科研通 4330808
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2377291
邀请新用户注册赠送积分活动 1372608
关于科研通互助平台的介绍 1338052