Effect of nickel-based electrocatalyst size on electrochemical carbon dioxide reduction: A density functional theory study

过电位 电催化剂 催化作用 二氧化碳电化学还原 电化学 密度泛函理论 材料科学 碳纳米管 一氧化碳 无机化学 选择性 碳纤维 化学工程 化学 纳米技术 物理化学 电极 计算化学 复合数 复合材料 冶金 有机化学 工程类
作者
Fucheng Wang,Yuxiao Meng,Xuanqi Chen,Lu Zhang,Guohua Li,Zhangfeng Shen,Yangang Wang,Yongyong Cao
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:615: 587-596 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.02.032
摘要

The electrochemical carbon dioxide (CO2) reduction reaction (CO2RR) used for converting higher-value chemicals is a promising solution to mitigate CO2 emissions. Nickel (Ni)-based catalysts have been identified as a potential candidate for CO2 activation and conversion. However, in the CO2RR, the size effect of the Ni-based electrocatalysts has not been well explored. Herein, the single Ni atom and the Ni4 cluster doped nitrogen-doped carbon nanotube (Ni@CNT and Ni4@CNT), and the Ni (110) facet were designed to explore the size effect in the CO2RR by using density functional theory (DFT) calculations. The results show that carbon monoxide (CO) is produced on the Ni@CNT with a free energy barrier of 0.51 eV. The reduction product of CO2 on the Ni4@CNT and Ni(110) facet is methane (CH4) in both cases, via different reaction pathways, and the Ni(110) facet is a more efficient electrocatalyst with a low overpotential of 0.27 V when compared to Ni4@CNT (0.50 V). The rate-determining step (RDS) is the formation of *CHO on the Ni4@CNT (The "*" represents the catalytic surface), while the *COH formation is the RDS on the Ni(110) facet. Meanwhile, the Ni(110) facet also has the highest selectivity of CH4 among the three catalysts. The CO2 reduction product changes from CO to CH4 with the increasing size of the Ni-based catalysts. These results demonstrate that the catalytic activity and selectivity of CO2RR highly depend on the size of the Ni-based catalysts.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
neilphilosci发布了新的文献求助10
1秒前
shln关注了科研通微信公众号
1秒前
William完成签到,获得积分10
1秒前
斯文败类应助YJ888采纳,获得10
2秒前
隐形曼青应助稳重的草丛采纳,获得10
3秒前
dxm完成签到,获得积分10
4秒前
小白完成签到,获得积分10
4秒前
三火完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
精明乐完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
Orange应助熊二浪采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
Roseaiwade发布了新的文献求助10
10秒前
精明乐发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
DYX发布了新的文献求助10
12秒前
白元正发布了新的文献求助10
13秒前
JamesPei应助YY采纳,获得10
13秒前
谦让蜜蜂给谦让蜜蜂的求助进行了留言
15秒前
16秒前
开心的芒果完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
单复天发布了新的文献求助10
20秒前
烟花应助ccc采纳,获得10
20秒前
20秒前
22秒前
shln发布了新的文献求助10
22秒前
YJ888发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
共享精神应助牧海冬采纳,获得10
23秒前
迷人的便当完成签到,获得积分10
24秒前
满意的天完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
大个应助张宇航采纳,获得10
25秒前
26秒前
Qun完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Cognitive Paradigms in Knowledge Organisation 2000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Introduction to Spectroscopic Ellipsometry of Thin Film Materials Instrumentation, Data Analysis, and Applications 1800
Natural History of Mantodea 螳螂的自然史 900
How Maoism Was Made: Reconstructing China, 1949-1965 800
Barge Mooring (Oilfield Seamanship Series Volume 6) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3313419
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2945813
关于积分的说明 8527122
捐赠科研通 2621489
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1433679
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 665080
邀请新用户注册赠送积分活动 650600