MXene-based single atom catalysts for efficient CO2RR towards CO: A novel strategy for high-throughput catalyst design and screening

催化作用 电催化剂 氧化还原 电化学 化学 化学吸附 过渡金属 Atom(片上系统) 纳米技术 无机化学 材料科学 物理化学 电极 计算机科学 有机化学 嵌入式系统
作者
Shoufu Cao,Hongyu Chen,Yuying Hu,Jiao Li,Chunyu Yang,Zengxuan Chen,Shuxian Wei,Siyuan Liu,Zhaojie Wang,Daofeng Sun,Xiaoqing Lü
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:461: 141936-141936 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.141936
摘要

A top-down strategy is performed to design Ti3C2O2 MXene-based single atom catalysts (SACs) considering the coordination environment and active metal center. A total of 50 SAC candidates composed of 25 transition metals (TMs) on N, S or N, N co-coordinated Ti3C2O2 (NS/NN-Ti3C2O2) are designed and screened for electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) to CO. Consequently, 36 TM-NS/NN-Ti3C2O2 structures with considerable stability show stable side-on/end-on CO2 chemisorption, which are then selected for further investigation of CO2RR performance. Analysis on the limiting potential of CO production and the competition with HCOOH production, CO reduction, and hydrogen evolution reaction indicates Ru-NS-Ti3C2O2 and Co-NN-Ti3C2O2 as outstanding catalysts for CO2RR to CO. In actual electrocatalysis, Ru-NS-Ti3C2O2 exhibits an excellent electric field responding effect with ultra-low reaction energies at potentials of −0.80–0 V vs SHE, thus surpassing most of the reported catalysts by far. The two-dimensional descriptor corresponding to the relationship between SACs-intermediate interaction and CO2RR performance, within the near-optimal region of −0.30 < binding energy (Eb(COOH)) < 0.19 eV and −0.30 < Eb(CO) < 0 eV, is demonstrated for rapid screening of candidate catalysts. This work highlights Ti3C2O2 based N, S co-coordination Ru SAC as an outstanding electrocatalyst for CO2RR to CO, and provides a feasible strategy for rational design and screening of CO2RR catalysts.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
心灵美的山蝶完成签到,获得积分10
1秒前
ztt发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
lalalalalala完成签到,获得积分10
4秒前
threewei发布了新的文献求助10
4秒前
朻安完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
8秒前
9秒前
jeff完成签到,获得积分10
10秒前
59关闭了59文献求助
10秒前
可耐的嫣娆完成签到,获得积分10
14秒前
无花果应助hzz采纳,获得10
14秒前
音悦台发布了新的文献求助30
15秒前
18秒前
threewei完成签到,获得积分10
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
清欢完成签到 ,获得积分10
20秒前
21秒前
xixun关注了科研通微信公众号
21秒前
22秒前
22秒前
解语花发布了新的文献求助50
23秒前
啊啊啊完成签到,获得积分10
24秒前
小琛完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
26秒前
26秒前
28秒前
28秒前
36038138完成签到 ,获得积分10
30秒前
XRenaissance发布了新的文献求助10
31秒前
搬砖发布了新的文献求助10
32秒前
32秒前
酱紫完成签到 ,获得积分10
32秒前
淡定妙海发布了新的文献求助10
32秒前
NexusExplorer应助盖世汤圆采纳,获得20
33秒前
33秒前
Azyyyy完成签到,获得积分10
33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
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
Electrochemistry: Volume 17 600
Physical Chemistry: How Chemistry Works 500
SOLUTIONS Adhesive restoration techniques restorative and integrated surgical procedures 500
Energy-Size Reduction Relationships In Comminution 500
Principles Of Comminution, I-Size Distribution And Surface Calculations 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4950785
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4213480
关于积分的说明 13104665
捐赠科研通 3995409
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2186899
邀请新用户注册赠送积分活动 1202125
关于科研通互助平台的介绍 1115408