Theoretical studies of non-noble metal single-atom catalyst Ni1/MoS2: Electronic structure and electrocatalytic CO2 reduction

催化作用 密度泛函理论 离子键合 共价键 金属 Atom(片上系统) 氧化还原 电子定域函数 化学 电子结构 分子中的原子 贵金属 氧化态 化学键 结晶学 分子 材料科学 化学物理 计算化学 无机化学 电子 离子 有机化学 嵌入式系统 物理 量子力学 计算机科学
作者
Qi Yu
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:66 (3): 1079-1088 被引量:37
标识
DOI:10.1007/s40843-022-2222-6
摘要

Single-atom catalysts (SACs) have aroused significant interest in heterogeneous catalysis in recent years because of their high catalytic selectivity and tunable activity in various chemical reactions. Herein, non-noble metal SACs with 3d-series metal single atoms (M1) (M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) supported on MoS2 are computationally screened by using first-principles quantum-chemical theory. The Ni1/MoS2 catalyst is found to be the most stable among those 3d-series SACs due to the optimal binding energy. In order to provide a fundamental understanding of the intrinsic stability and bonding interaction between the metal single atoms and MoS2 support, the electronic structure, including the spin density populations, charge density difference (CDD), electron localization function (ELF), band structure, density of states (DOS), and crystal orbital Hamiltonian populations (COHP) are systematically examined. The solid-state quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) is also applied to further characterize the Ni—S and Mo—S covalent and ionic bonding nature between the metal single atoms and support. It is found that in addition to Ni—S bonding, there exists significant Ni—Mo bonding that is critical for the electronic structure, stability, and catalytic properties of Ni1/MoS2 catalyst. As a typical application of this Ni1/MoS2 catalyst, the electrocatalytic mechanism and reaction pathway of CO2 reduction reaction (CO2RR) on Ni1/MoS2 catalyst have been investigated. The MoS2-supported Ni single atoms are found to exhibit high catalytic activity for CO2RR to methanol. The calculational results provide theoretical insights towards the design of highly efficient SACs on MoS2-based functional materials.
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
Gauss应助dick_zhang采纳,获得30
刚刚
杜杜发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
wxy完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
江月年完成签到 ,获得积分10
8秒前
YAQII完成签到 ,获得积分10
9秒前
縩yf完成签到 ,获得积分10
9秒前
天天快乐应助hkh采纳,获得10
10秒前
10秒前
王龙天完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
邵洋发布了新的文献求助10
13秒前
yuan完成签到,获得积分10
13秒前
安安的小板栗完成签到 ,获得积分10
14秒前
Akim应助风中元风采纳,获得10
17秒前
18秒前
明月照我程完成签到,获得积分10
21秒前
青果完成签到,获得积分10
21秒前
白萝卜发布了新的文献求助10
22秒前
纯真新筠完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
王者完成签到 ,获得积分10
27秒前
29秒前
29秒前
yuan发布了新的文献求助10
29秒前
huco发布了新的文献求助10
30秒前
葡萄皮完成签到,获得积分10
31秒前
风中元风发布了新的文献求助10
32秒前
33秒前
优秀的盼夏完成签到,获得积分10
33秒前
小妮完成签到 ,获得积分10
37秒前
jia完成签到 ,获得积分10
38秒前
小马甲应助啦啦啦啦啦采纳,获得10
39秒前
Jasper应助风中元风采纳,获得10
40秒前
wei完成签到 ,获得积分10
40秒前
huco发布了新的文献求助10
40秒前
SciGPT应助王龙天采纳,获得10
41秒前
42秒前
orixero应助心灵美雅霜采纳,获得10
43秒前
高分求助中
LNG地上式貯槽指針 (JGA指 ; 108) 1000
LNG地下式貯槽指針(JGA指-107)(LNG underground storage tank guidelines) 1000
Generalized Linear Mixed Models 第二版 1000
Preparation and Characterization of Five Amino-Modified Hyper-Crosslinked Polymers and Performance Evaluation for Aged Transformer Oil Reclamation 700
Operative Techniques in Pediatric Orthopaedic Surgery 510
九经直音韵母研究 500
Full waveform acoustic data processing 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 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 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2926878
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2575813
关于积分的说明 6952959
捐赠科研通 2227045
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1183598
版权声明 589277
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 579287