Optimizing CO2RR selectivity on single atom catalysts using graphical construction and identification of energy descriptor

催化作用 限制 氧化还原 组合化学 Atom(片上系统) 化学 选择性 材料科学 计算化学 计算机科学 无机化学 有机化学 机械工程 工程类 嵌入式系统
作者
Anjana Tripathi,Ranjit Thapa
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:208: 330-337 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2023.03.065
摘要

The electrocatalytic reduction of CO2 (CO2RR) into value-added hydrocarbons is limited due to high limiting potential (UL) and competing hydrogen evolution reaction (HER). To find the best catalyst for CO2 reduction the concept of hydrogen poisoning was not considered in the catalyst screening process. Herein, we present a simple screening method and graphical construction using multiparameter optimization for the design of highly active and selective single-atom catalysts (SAC) using density functional theory calculations. A series of SAC namely, MN4, MBN3 and H@MBN3 (M: metal) are investigated for CO2RR. Our results revealed that MN4 and MBN3 SAC are not favorable for CO2RR due to high UL > −0.85 V and hydrogen poisoning (ΔGH* < 0), respectively. H@MBN3 SAC (stable compounds forming H–B bonds) are identified as efficient catalysts with a low value of UL and significantly hinder the competitive HER. Among these, H@CoBN3 and H@FeBN3 SAC show excellent CO2RR activity with limiting potential −0.30 and −0.44 V respectively for CH4 production and no chance of HER. Scaling relations reveal the importance of *COOH/*CHO binding energy (Eb) as an energy descriptor to evaluate the catalytic performance. This work provides a new theoretical perspective to design a highly selective catalyst for CO2RR.

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
在水一方应助大黄采纳,获得10
2秒前
快乐的麦片完成签到 ,获得积分10
2秒前
赘婿应助儒雅的板栗采纳,获得10
3秒前
脑洞疼应助陈冠希采纳,获得10
4秒前
Owen应助biubiu采纳,获得10
4秒前
可靠大娘完成签到,获得积分10
5秒前
suzzky完成签到,获得积分20
5秒前
Udo完成签到,获得积分10
6秒前
jou完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
米奇喵喵五完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Lzced完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
Joel发布了新的文献求助60
8秒前
8秒前
Ceng发布了新的文献求助20
8秒前
ccc发布了新的文献求助10
8秒前
冷静小天鹅完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
无极微光应助东方元语采纳,获得20
10秒前
12345发布了新的文献求助20
11秒前
小胡完成签到,获得积分10
12秒前
Nexus应助BigTong采纳,获得15
12秒前
12秒前
12秒前
lyjj023发布了新的文献求助10
12秒前
NexusExplorer应助可靠的芝麻采纳,获得10
13秒前
废废废发布了新的文献求助10
14秒前
sagitar应助科研通管家采纳,获得100
14秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
14秒前
14秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
fxy发布了新的文献求助10
14秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7266330
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8887352
关于积分的说明 18784320
捐赠科研通 6943640
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3203126
关于科研通互助平台的介绍 2376110
邀请新用户注册赠送积分活动 2179019