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.
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
季然完成签到,获得积分10
刚刚
Lan完成签到,获得积分10
刚刚
fairy完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
猫独秀完成签到,获得积分10
2秒前
n0way发布了新的文献求助10
3秒前
雪白的觅松完成签到,获得积分10
3秒前
大胆的幻巧完成签到,获得积分10
4秒前
王火火完成签到 ,获得积分10
4秒前
冯沛白完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
调皮灵槐完成签到,获得积分10
5秒前
Excuseme完成签到,获得积分10
6秒前
伊戈达拉一个大拉完成签到 ,获得积分10
6秒前
贺兰鸵鸟完成签到,获得积分10
6秒前
草莓招了完成签到,获得积分10
6秒前
柠宁完成签到,获得积分10
6秒前
快乐疯样完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6.2应助六六采纳,获得10
7秒前
乐观健柏完成签到,获得积分10
7秒前
耳东发布了新的文献求助10
7秒前
韩_完成签到,获得积分10
8秒前
低级趣味完成签到,获得积分10
9秒前
babao完成签到,获得积分10
9秒前
暴打鲜成完成签到 ,获得积分10
9秒前
howudoin完成签到,获得积分10
9秒前
大气的尔蓝完成签到,获得积分10
9秒前
梁梁完成签到,获得积分10
9秒前
犟犟完成签到 ,获得积分10
10秒前
优美元枫完成签到,获得积分10
11秒前
隔壁老王完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
ZR完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
科研通AI2S应助李灼灼采纳,获得10
12秒前
12秒前
秀丽涵双完成签到 ,获得积分10
12秒前
QJQ完成签到 ,获得积分10
13秒前
想想完成签到,获得积分10
14秒前
我我我完成签到,获得积分10
14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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6519072
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8311719
关于积分的说明 17770698
捐赠科研通 5621086
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926632
邀请新用户注册赠送积分活动 1903454
关于科研通互助平台的介绍 1764139