Ab Initio Thermodynamic Stability of Carbide Catalysts under Electrochemical Conditions

催化作用 化学稳定性 从头算 电化学 碳化物 过渡金属 材料科学 电解质 热力学 氧化物 无机化学 吸附 化学 物理化学 电极 有机化学 冶金 物理
作者
Haobo Li,Karsten Reuter
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (16): 10506-10513 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c01732
摘要

Transition metal carbides (TMCs) are considered as promising electrocatalysts to break adsorption energy scaling relations that limit the catalytic function of the parent transition metals. Yet, their stability under electrochemical conditions is uncertain, with at least hexagonal Mo2C in an aqueous electrolyte known to form a surface oxide layer already at very negative potentials. Here, we use ab initio thermodynamics to systematically investigate the stability of all low-index facets of a series of TMCs (TM = Ti, Zr, V, Nb, Cr, and Mo) with different metal/carbon ratios. The deduced electrochemical stability window indeed challenges an intended use of TMCs as CO2 reduction catalysts. Only MoC and CrC are found to stably exhibit facets with accessible, methanol-selective C-rich active sites.
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