Theoretical Insights into Nitrogen-Doped Graphene-Supported Fe, Co, and Ni as Single-Atom Catalysts for CO2 Reduction Reaction

过电位 石墨烯 催化作用 材料科学 电化学 贵金属 可逆氢电极 密度泛函理论 铂金 化学 纳米技术 无机化学 电极 物理化学 工作电极 计算化学 有机化学
作者
Yun Yang,Jingyan Li,Canyu Zhang,Ziqian Yang,Pengliang Sun,Shixi Liu,Qiue Cao
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:126 (9): 4338-4346 被引量:45
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.1c09740
摘要

Using single-atom catalysts for the electrochemical reduction of carbon dioxide is a promising method for excess renewable electricity as chemical energy in fuels. In this study, we have investigated single non-noble metal atoms supported on nitrogen-doped graphene (M-N4@Gr, where M = Fe, Co, Ni) as catalysts for the electrocatalytic reduction of CO2 using first-principles density functional theory and the computational hydrogen electrode model. The results show that HCOOH is the preferred product of CO2 reduction on the Ni-N4@Gr catalyst with an overpotential of 1.511 V, while Fe-N4@Gr and Co-N4@Gr prefer to reduce CO2 to CH4 with the overpotential of 0.877 and 0.687 V, respectively. The computational results revealed that the coordination environment affects d orbital occupations, leading to a difference in the spin polarization of the systems and thus affecting the performance and selectivity of catalysts. Our work may pave the way for extending single non-noble atom catalysts, which consist of earth-abundant elements, toward electrocatalytic CO2 reduction reaction by regulating coordination environments.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
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
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
田T应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
031完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
3秒前
hyodong发布了新的文献求助10
4秒前
无花果应助无情树叶采纳,获得10
6秒前
清修发布了新的文献求助10
7秒前
福泽多发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
浮生若梦应助童话金采纳,获得10
9秒前
明亮豆芽完成签到 ,获得积分10
10秒前
小蘑菇应助一直在么么哒采纳,获得10
10秒前
打打应助lizil采纳,获得10
10秒前
12秒前
xwm完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
gww完成签到,获得积分10
14秒前
xff完成签到 ,获得积分10
15秒前
大灰狼完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
16秒前
英姑应助HHHAN采纳,获得10
20秒前
qq发布了新的文献求助10
20秒前
knight7m完成签到,获得积分10
21秒前
iceberg完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
21秒前
李恺强完成签到,获得积分10
21秒前
邹邹关注了科研通微信公众号
22秒前
23秒前
23秒前
23秒前
sharkboy完成签到,获得积分10
24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
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
《The Emergency Nursing High-Yield Guide》 (或简称为 Emergency Nursing High-Yield Essentials) 500
The Dance of Butch/Femme: The Complementarity and Autonomy of Lesbian Gender Identity 500
Differentiation Between Social Groups: Studies in the Social Psychology of Intergroup Relations 350
Investigating the correlations between point load strength index, uniaxial compressive strength and Brazilian tensile strength of sandstones. A case study of QwaQwa sandstone deposit 300
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 5885756
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6619242
关于积分的说明 15703315
捐赠科研通 5006238
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2696980
邀请新用户注册赠送积分活动 1640657
关于科研通互助平台的介绍 1595147