Hydrogenation conversion of CO2 molecules on monolayer MoS2 supported (TiO2)n clusters: A first-principles investigation

单层 悬空债券 吸附 催化作用 分子 基质(水族馆) 化学 氧气 光化学 化学物理 材料科学 纳米技术 物理化学 有机化学 海洋学 地质学
作者
Cui Shang,Bin Zhao,Jianjun Wang,T. Li,Dewei Liu,Ming Zhang,Zhiquan Chen,Man Jiang
出处
期刊:Molecular Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:550: 113525-113525 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.mcat.2023.113525
摘要

Adsorption and hydrogenation reaction of CO2 molecules on the surfaces of monolayer MoS2 supported (TiO2)n clusters were investigated using the first principles calculations. Calculation results reveal that small (TiO2)n clusters can be bounded firmly on monolayer MoS2 surface through the formation of chemical bonds between Ti and S atoms. (TiO2)n clusters on the surface of MoS2 can significantly improve the capabilities for CO2 capture. Due to the existence of dangling oxygen atoms of (TiO2)n clusters, CO2 molecules are likely to adsorb on MoS2/(TiO2)n surfaces as bent configurations. H atoms and CO2 molecules co-adsorb stably on the surfaces of MoS2/(TiO2)n, and then realize the hydrogenation conversion of adsorbed CO2 to *COOH through H adatoms migrations. The results suggest that H adatoms can migrate along several specific reaction pathways with relative lower energy barriers. Especially, for MoS2/(TiO2)4 substrate, distal H adatoms could firstly migrate to neighboring oxygen atoms with a lower energy barriers of about 1.12 eV, and further hydrogenation reaction occurs with an activation barrier of about 0.59 eV. These results may provide some useful proposals of catalyst design for hydrogenation conversion of CO2.
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