Activity and Selectivity Trends in Electrocatalytic Nitrate Reduction on Transition Metals

硝酸盐 化学 选择性 催化作用 无机化学 过渡金属 吸附 密度泛函理论 电催化剂 计算化学 物理化学 电化学 有机化学 电极
作者
Jin‐Xun Liu,Danielle Richards,Nirala Singh,Bryan R. Goldsmith
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:9 (8): 7052-7064 被引量:728
标识
DOI:10.1021/acscatal.9b02179
摘要

Electrocatalytic reduction is a promising approach to remediate nitrate (NO3–), one of the world's most widespread water pollutants. In the present work, we elucidate activity and selectivity trends of transition metals for electrocatalytic nitrate reduction to benign or value-added products such as N2 and NH3. Using density functional theory (DFT) calculations, we find that the adsorption strengths of oxygen and nitrogen atoms act as descriptors for the overall activity and selectivity of nitrate reduction electrocatalysts. Nitrate reduction rates, volcano plots, surface species coverages, and the degree of rate control were predicted for transition metal electrocatalysts as a function of applied potential using DFT-based microkinetic modeling. Our microkinetic model rationalizes a number of experimental observations including the activity trends of pure metals and our in situ X-ray absorption spectroscopy measurements of competitive adsorption between hydrogen and nitrate on Pt/C. We also predict that Fe3Ru, Fe3Ni, Fe3Cu, and Pt3Ru are promising catalysts for nitrate electroreduction toward N2 with relatively high activity and selectivity. Ultimately, this work gives insight into nitrate reduction on transition metal surfaces and can guide the design of improved electrocatalysts for nitrate remediation.
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
娜美完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
Wjt完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
烟花应助粗暴的坤采纳,获得10
刚刚
尹文完成签到,获得积分20
1秒前
喜悦的唇膏完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
hym完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6应助蛋黄酥酥采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
JamesPei应助轻松豁采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
虚幻白玉发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
fuiee完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
领导范儿应助快乐小天使采纳,获得10
5秒前
陈陈发布了新的文献求助10
5秒前
李斌奇发布了新的文献求助10
5秒前
PHI发布了新的文献求助10
5秒前
蛋蛋姐姐完成签到,获得积分10
6秒前
刺猬hedgehog完成签到,获得积分10
6秒前
科研人发布了新的文献求助10
6秒前
capx完成签到,获得积分10
6秒前
客念发布了新的文献求助10
6秒前
冰魄落叶完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
Foxjker完成签到 ,获得积分10
7秒前
大个应助草草草草采纳,获得20
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
wangping发布了新的文献求助10
9秒前
赵志浩完成签到,获得积分10
9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
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
From Victimization to Aggression 1000
Study and Interlaboratory Validation of Simultaneous LC-MS/MS Method for Food Allergens Using Model Processed Foods 500
Red Book: 2024–2027 Report of the Committee on Infectious Diseases 500
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 5646180
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4770425
关于积分的说明 15033724
捐赠科研通 4804901
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2569318
邀请新用户注册赠送积分活动 1526307
关于科研通互助平台的介绍 1485803