Design of novel transition-metal-doped C4N4 as highly effective electrocatalysts for nitrogen fixation with a new intrinsic descriptor

过电位 催化作用 过渡金属 化学 单层 组合化学 密度泛函理论 材料科学 纳米技术 电化学 计算化学 电极 有机化学 物理化学
作者
Cheng He,Jianglong Ma,Yibo Wu,Wenxue Zhang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:84: 131-139 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2023.05.022
摘要

Electrocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR) is an efficient and green way to produce ammonia, which offers an alternative option to the conventional Haber-Bosch process. Unfortunately, the large-scale industrial application of NRR processes is still hindered by poor Faraday efficiency and high overpotential, which need to be overcome urgently. Herein, combined with density functional theory and particle swarm optimization algorithm for the nitrogen carbide monolayer structural search (CmN8-m, m = 1–7), the surprising discovery is that single transition metal-atom-doped C4N4 monolayers (TM@C4N4) could effectively accelerate nitrogen reduction reaction. TM@C4N4 (TM = 29 transition metals) as single-atom catalysts are evaluated via traditional multi-step screening method, and their structures, NRR activity, selectivity and solvation effect are investigated to evaluate their NRR performance. Through the screening steps, W@C4N4 possesses the highest activity for NRR with a very low limiting potential of −0.29 V. Moreover, an intrinsic descriptor φ is proposed with machine learning, which shortens the screening process and provides a new idea for finding efficient SACs. This work not only offers promising catalysts W@C4N4 for NRR process but also offers a new intrinsic and universal descriptor φ.
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
刚刚
搜集达人应助卢敏明采纳,获得10
刚刚
林正心完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
Ultraman发布了新的文献求助10
2秒前
奥黛丽赫本完成签到,获得积分10
2秒前
blue发布了新的文献求助240
3秒前
追寻筮发布了新的文献求助10
4秒前
orixero应助陈cxz采纳,获得10
5秒前
Jasper应助俏皮的白柏采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
WC241002292完成签到,获得积分10
6秒前
miaojuly完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
wang发布了新的文献求助10
7秒前
Liu应助不宁不令采纳,获得20
7秒前
难过的谷芹发布了新的文献求助150
7秒前
9秒前
WEIWEI完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
11秒前
小小发布了新的文献求助10
11秒前
顾矜应助李长印采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
直率的惜寒完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
爱莉希雅发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
17秒前
18秒前
情怀应助笨笨山芙采纳,获得10
18秒前
小白发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
核桃应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
‘Unruly’ Children: Historical Fieldnotes and Learning Morality in a Taiwan Village (New Departures in Anthropology) 400
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 350
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3988868
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3531255
关于积分的说明 11253071
捐赠科研通 3269858
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1804822
邀请新用户注册赠送积分活动 881994
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 809035