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
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
大模型应助suyaaaaa采纳,获得10
刚刚
www完成签到,获得积分10
刚刚
JnifferJun完成签到,获得积分10
1秒前
sjc完成签到,获得积分20
3秒前
轩辕白竹完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
狂野友梅完成签到,获得积分10
4秒前
领导范儿应助朴实水壶采纳,获得10
6秒前
明理可燕发布了新的文献求助10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
JnifferJun发布了新的文献求助10
9秒前
阿尔法突袭完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
神勇乐安完成签到,获得积分10
12秒前
Xiaoxiannv完成签到,获得积分10
13秒前
希望天下0贩的0应助znhy采纳,获得10
14秒前
15秒前
笨笨山芙应助super采纳,获得20
16秒前
幽壑之潜蛟应助crack采纳,获得10
16秒前
ZhonghanWen发布了新的文献求助20
16秒前
17秒前
花薇Liv完成签到,获得积分10
18秒前
朴实水壶发布了新的文献求助10
19秒前
swjfly完成签到,获得积分20
20秒前
JamesPei应助左惋庭采纳,获得10
21秒前
22秒前
23秒前
大模型应助Yi采纳,获得10
23秒前
23秒前
toolate完成签到,获得积分10
24秒前
克莱完成签到 ,获得积分10
26秒前
26秒前
彭于晏应助paddi采纳,获得10
27秒前
情怀应助ad采纳,获得10
28秒前
DQY发布了新的文献求助10
28秒前
28秒前
cc完成签到 ,获得积分10
29秒前
香蕉书兰发布了新的文献求助10
30秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
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 5743755
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5415833
关于积分的说明 15348312
捐赠科研通 4884362
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2625769
邀请新用户注册赠送积分活动 1574598
关于科研通互助平台的介绍 1531510