Charting C–C coupling pathways in electrochemical CO 2 reduction on Cu(111) using embedded correlated wavefunction theory

密度泛函理论 电化学 化学 波函数 计算化学 联轴节(管道) 材料科学 物理化学 物理 量子力学 电极 冶金
作者
Qing Zhao,John Mark P. Martirez,Emily A. Carter
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:119 (44): e2202931119-e2202931119 被引量:71
标识
DOI:10.1073/pnas.2202931119
摘要

The electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) powered by excess zero-carbon-emission electricity to produce especially multicarbon (C 2+ ) products could contribute to a carbon-neutral to carbon-negative economy. Foundational to the rational design of efficient, selective CO 2 RR electrocatalysts is mechanistic analysis of the best metal catalyst thus far identified, namely, copper (Cu), via quantum mechanical computations to complement experiments. Here, we apply embedded correlated wavefunction (ECW) theory, which regionally corrects the electron exchange-correlation error in density functional theory (DFT) approximations, to examine multiple C–C coupling steps involving adsorbed CO (*CO) and its hydrogenated derivatives on the most ubiquitous facet, Cu(111). We predict that two adsorbed hydrogenated CO species, either *COH or *CHO, are necessary precursors for C–C bond formation. The three kinetically feasible pathways involving these species yield all three possible products: *COH–CHO, *COH–*COH, and *OCH–*OCH. The most kinetically favorable path forms *COH–CHO. In contrast, standard DFT approximations arrive at qualitatively different conclusions, namely, that only *CO and *COH will prevail on the surface and their C–C coupling paths produce only *COH–*COH and *CO–*CO, with a preference for the first product. This work demonstrates the importance of applying qualitatively and quantitatively accurate quantum mechanical method to simulate electrochemistry in order ultimately to shed light on ways to enhance selectivity toward C 2+ product formation via CO 2 RR electrocatalysts.
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
ding应助哈哈哈哈采纳,获得10
1秒前
科研通AI6.1应助半依山采纳,获得10
2秒前
felix发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
lili完成签到,获得积分10
6秒前
SSLL发布了新的文献求助10
6秒前
余空完成签到,获得积分20
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
Yang发布了新的文献求助10
11秒前
瞬间发布了新的文献求助10
12秒前
lsx完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
14秒前
.X.关闭了.X.文献求助
14秒前
哈哈哈哈发布了新的文献求助10
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
JamesPei应助初夏采纳,获得10
16秒前
VIAI发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
felix完成签到,获得积分10
16秒前
vanilla完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
赘婿应助依力帕采纳,获得10
19秒前
19秒前
在水一方应助Yang采纳,获得10
23秒前
24秒前
24秒前
25秒前
25秒前
fangfang完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
27秒前
科研通AI6.1应助麻辣烫物采纳,获得10
27秒前
活泼蜡烛完成签到,获得积分10
28秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
无名应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
28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
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
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 5770151
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5583358
关于积分的说明 15423601
捐赠科研通 4903708
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2638341
邀请新用户注册赠送积分活动 1586171
关于科研通互助平台的介绍 1541311