Single and double transition metal atoms doped graphdiyne for highly efficient electrocatalytic reduction of nitric oxide to ammonia

催化作用 氧化物 过渡金属 Atom(片上系统) 材料科学 电化学 兴奋剂 纳米技术 组合化学 无机化学 化学 计算机科学 物理化学 有机化学 光电子学 冶金 电极 嵌入式系统
作者
Yuting Wu,Jiarui Lv,Fengjing Xie,Runzhi An,Jiaojiao Zhang,Hong Huang,Zhangfeng Shen,Lingchang Jiang,Minhong Xu,Qiufang Yao,Yongyong Cao
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:656: 155-167 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.11.053
摘要

The electrocatalytic conversion of nitric oxide (NORR) to ammonia (NH3) represents a pivotal approach for sustainable energy transformation and efficient waste utilization. Designing highly effective catalysts to facilitate the conversion of NO into NH3 remains a formidable challenge. In this work, the density functional theory (DFT) is used to design NORR catalysts based on single and double transition metal (TM:Fe, Co, Ni and Cu) atoms supported by graphdiyne (TM@GDY). Among eight catalysts, the Cu2@GDY is selected as a the most stable NORR catalyst with high NH3 activity and selectivity. A pivotal discovery underscores that the NORR mechanism is thermodynamically constrained on single atom catalysts (SACs), while being governed by electrochemical processes on double atom catalysts (DACs), a distinction arising from the different d-band centers of these catalysts. Therefore, this work not only introduces an efficient NORR catalyst but also provides crucial insights into the fundamental parameters influencing NORR performance.
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