The role of single-boron of N-doped graphene for effective nitrogen reduction

石墨烯 材料科学 掺杂剂 催化作用 密度泛函理论 兴奋剂 空位缺陷 氢气储存 无机化学 纳米技术 化学物理 计算化学 光电子学 结晶学 有机化学 化学 复合材料 合金
作者
Chuangwei Liu,Haoren Zheng,Tianyi Wang,Zhongyuan Guo,Fangyuan Zhu,Hongbo Xie,Gaowu Qin,Hao Li,Song Li
出处
期刊:Journal of Materials Science & Technology [Elsevier]
卷期号:159: 244-250 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.jmst.2023.03.033
摘要

Room-temperature electrocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR) is of paramount significance for the fertilizer industry and fundamental catalysis science. However, many NRR catalysts were based on the use of metals. Herein, we focus on exploring boron-based, metal-free, efficient catalysts for NRR by density functional theory calculations with van der Waals corrections (DFT+D3). Our results show that the NRR performance of the boron active site can be improved by tuning the N-coordination environment in a graphene sheet, and the B-N-C structures show excellent stability. By considering the correlation between the Bader charges of the boron dopant over N-decorated graphene and their NRR activities, the rational design principle of a boron-based catalyst for NRR is developed. The boron-site with one pyridinic nitrogen in a double-vacancy structure is found to be a highly active center, with low reaction energy (0.53 eV) and kinetic barrier (0.84 eV) through the distal mechanism. We also found that the charge loss of boron considerably hampers hydrogen adsorption, which in turn promotes the NRR efficiency by hindering the competing hydrogen evolution. This work offers new insights into developing low-cost, highly effective boron-based materials as promising electrocatalysts for green ammonia synthesis.
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
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
刚刚
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得30
刚刚
niNe3YUE应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
小程同学发布了新的文献求助10
刚刚
Mark应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
城南花已开完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
赘婿应助给我一支西地兰采纳,获得10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
z123完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
任性雅寒发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
张靖发布了新的文献求助10
6秒前
yiyi发布了新的文献求助10
7秒前
LIN2QI完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
Aryan完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
10秒前
斯文败类应助郭腾采纳,获得10
10秒前
happy完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
彭于晏应助勇敢的心采纳,获得10
13秒前
13秒前
任某人发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
李健的粉丝团团长应助reai采纳,获得10
14秒前
14秒前
李健应助纯真的德地采纳,获得10
14秒前
14秒前
Gouo完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
16秒前
柔弱思卉完成签到 ,获得积分10
16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
Encyclopedia of Quaternary Science Reference Third edition 6000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 3000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5785120
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5686059
关于积分的说明 15466834
捐赠科研通 4914228
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2645117
邀请新用户注册赠送积分活动 1592946
关于科研通互助平台的介绍 1547300