亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Modeling the Potential-Dependent Kinetics of CO2 Electroreduction on Single-Nickel Atom Catalysts with Explicit Solvation

催化作用 溶剂化 动力学 石墨烯 化学 电化学 电极电位 氧化还原 从头算 化学物理 物理化学 无机化学 材料科学 电极 纳米技术 分子 有机化学 物理 量子力学
作者
Hongyan Zhao,Hao Cao,Zisheng Zhang,Yang‐Gang Wang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (18): 11380-11390 被引量:22
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c02383
摘要

Single-metal atom catalysts in nitrogen-doped graphene supports have attracted growing attention as state-of-the-art CO2 reduction reaction (CO2RR) electrocatalysts. Nevertheless, theoretical explorations on such systems remain immensely insufficient owing to the complexity in realistic modeling of the solid/liquid interface and the lack of understanding of the potential dependence of the reaction mechanisms and the catalytic nature of active sites. In this work, we develop a methodology of Langmuir adsorption model-derived potential-dependent kinetics (LPD-K) to probe the potential-dependent kinetics of the CO2RR on single-atom electrocatalysts. Using this LPD-K method, we show how to predict the potential-dependent chemistry using a specific example, single-nickel atom nitrogen–graphene catalysts (NiNnC4–n@Gra, n = 1–4). We investigate the reaction mechanisms and energetics at the electrochemical interface using ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations with fully explicit solvation, in conjunction with thermodynamic integration methods and electrode potential analysis. The effect of the applied electrode potential on the free energetics of the CO2RR on NiNnC4–n@Gra is comprehensively discussed. It is suggested that both reaction energies and barriers for CO2 adsorption and further protonation are approximately linearly correlated with the applied electrode potentials but the slopes are distinctly deviated from 1 eV per volt. Based on the correlations of potential-dependent free energetics and the proposed kinetic model, we predict the onset potentials of the CO2RR under both basic and acidic conditions, which are comparable with the experimental observations. In addition, our findings reveal the structural impact of the catalytic activity of a single-Ni atom catalyst with different coordination environments. In a broad sense, probing the structural origin and thermodynamic CO2RR analysis could inspire the rational design of efficient MNC@Gra-based CO2RR catalysts.

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
Guozixin完成签到 ,获得积分10
2秒前
田様应助Ze采纳,获得10
3秒前
FGGFGGU发布了新的文献求助10
4秒前
尔玉完成签到 ,获得积分10
25秒前
GingerF举报SCI助手求助涉嫌违规
1分钟前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
李健应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
终止密码子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
2分钟前
LL发布了新的文献求助10
2分钟前
Sally关注了科研通微信公众号
3分钟前
六六完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
可可完成签到,获得积分10
3分钟前
Marciu33发布了新的文献求助10
3分钟前
3分钟前
日暮发布了新的文献求助10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
凉面完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Tristan完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Sally完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
xinjing完成签到,获得积分10
4分钟前
Jerry完成签到 ,获得积分10
4分钟前
苏才才发布了新的文献求助10
4分钟前
4分钟前
LL发布了新的文献求助10
4分钟前
伶俐初蓝发布了新的文献求助10
4分钟前
7788完成签到 ,获得积分10
4分钟前
苏才才完成签到,获得积分10
4分钟前
LTJ完成签到,获得积分10
4分钟前
bbb发布了新的文献求助10
4分钟前
春夏爱科研完成签到,获得积分10
5分钟前
5分钟前
贼吖完成签到 ,获得积分10
5分钟前
雪白桐完成签到 ,获得积分10
5分钟前
噜噜完成签到,获得积分10
6分钟前
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
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6512174
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8305578
关于积分的说明 17741125
捐赠科研通 5613657
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2923654
邀请新用户注册赠送积分活动 1900886
关于科研通互助平台的介绍 1762638