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:78
标识
DOI:10.1073/pnas.2202931119
摘要

The electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) powered by excess zero-carbon-emission electricity to produce especially multicarbon (C2+) products could contribute to a carbon-neutral to carbon-negative economy. Foundational to the rational design of efficient, selective CO2RR 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 C2+ product formation via CO2RR 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
清秀千兰完成签到,获得积分10
1秒前
VVV发布了新的文献求助10
3秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
5秒前
友好的季节应助viktornguyen采纳,获得10
5秒前
够了完成签到 ,获得积分10
5秒前
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
18秒前
ding应助VVV采纳,获得10
19秒前
海阔天空完成签到 ,获得积分10
20秒前
21秒前
feiyafei完成签到 ,获得积分10
25秒前
qinandi124完成签到,获得积分10
29秒前
32秒前
zhang568完成签到 ,获得积分10
33秒前
直率若烟完成签到 ,获得积分10
33秒前
泥嚎完成签到,获得积分10
36秒前
HH发布了新的文献求助20
37秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
37秒前
术语完成签到 ,获得积分10
40秒前
香蕉新儿完成签到,获得积分10
41秒前
42秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
42秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
TOUHOUU完成签到 ,获得积分10
50秒前
HH发布了新的文献求助10
52秒前
54秒前
viktornguyen完成签到,获得积分10
54秒前
zxq完成签到 ,获得积分10
58秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
SciGPT应助JG采纳,获得10
1分钟前
Auston_zhong完成签到,获得积分0
1分钟前
yuanyuan1996完成签到 ,获得积分10
1分钟前
惜缘完成签到 ,获得积分10
1分钟前
李健应助玉米之路采纳,获得10
1分钟前
刘三哥完成签到 ,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
HH完成签到,获得积分10
1分钟前
1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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6059070
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7891603
关于积分的说明 16297099
捐赠科研通 5203346
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2783941
邀请新用户注册赠送积分活动 1766619
关于科研通互助平台的介绍 1647154