亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

MXene-Based Single-Atom Catalysts for Electrochemical Reduction of CO2 to Hydrocarbon Fuels

催化作用 电化学 Atom(片上系统) 过渡金属 氧化还原 材料科学 吸附 化学 化学物理 无机化学 物理化学 电极 有机化学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Anjali A. Athawale,B. Moses Abraham,M. V. Jyothirmai,Jayant K. Singh
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:127 (51): 24542-24551 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.3c04732
摘要

The sustainable and cost-effective reduction of electrochemical CO2 to valuable chemicals or fuels is a promising solution to mitigate greenhouse gas emissions and energy demands. Herein, the potential of MXenes as an anchoring site for isolated transition metal (TM) atoms is explored to develop efficient single-atom catalysts (SACs) for the electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR). We design a series of SACs from 3d (Sc, Ti, V, Cr, Mn), 4d (Y, Zr, Nb, Mo), and 5d (Hf) transition metals, supported on an O-terminated MXene (TM@Ti2CO2) using well-defined first-principles calculations. Our results show that the TMs anchored on top of the carbon atom of Ti2CO2 (hollow-C site) exhibit the most stable configuration. The electronic calculations demonstrate a strong correlation between adsorption energy and various chemical properties such as average bond distances (dTM–O), Bader charge, work function, and d-electron center of the metal, suggesting that the complex interplay between the electronic and geometric properties of the adsorbing atom can serve as descriptors for determining the adsorption energy. The filling of d-orbitals influences the degree of charge transfer by creating an attractive interaction between the CO2RR intermediate species and single TM atoms with a positive charge, promoting efficient catalytic CO2 reduction through charge-induced dipole interactions. Particularly, the Ti atom anchored on Ti2CO2 exhibited the most favorable performance as a catalyst for the CO2RR, exhibiting the lowest limiting potential among the SACs examined. Moreover, most of the examined SACs showed selectivity toward the CO2RR over the hydrogen evolution reaction by comparing the changes in the Gibbs free energy of the first hydrogenation step. Our study offers valuable insights for developing MXene-based SACs for the CO2RR, paving the way for efficient electrocatalyst design in the future.
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
悦耳青梦发布了新的文献求助10
1秒前
Pengfei_Soil发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
11秒前
13秒前
yyds完成签到,获得积分0
14秒前
17秒前
嘻嘻嘻完成签到,获得积分10
17秒前
20秒前
21秒前
2jz发布了新的文献求助10
25秒前
maopf发布了新的文献求助10
30秒前
小蘑菇应助结实的凉面采纳,获得10
32秒前
32秒前
qianyixingchen完成签到 ,获得积分10
36秒前
SciGPT应助沉默的倔驴采纳,获得10
37秒前
迅速初柳发布了新的文献求助10
38秒前
maopf完成签到,获得积分10
42秒前
c7发布了新的文献求助10
43秒前
英俊的铭应助迅速初柳采纳,获得10
46秒前
47秒前
西蓝花战士完成签到 ,获得积分10
51秒前
52秒前
炙热成仁发布了新的文献求助10
53秒前
NI完成签到 ,获得积分10
59秒前
1分钟前
赘婿应助悦耳青梦采纳,获得10
1分钟前
科研通AI6.1应助我不吃葱采纳,获得10
1分钟前
科研通AI6.1应助小年小少采纳,获得20
1分钟前
炙热成仁完成签到,获得积分10
1分钟前
希希完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Joy关注了科研通微信公众号
1分钟前
Hello应助沉默的倔驴采纳,获得10
1分钟前
奶奶的龙应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
奶奶的龙应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
null应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
奶奶的龙应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
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 5746540
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5435517
关于积分的说明 15355531
捐赠科研通 4886528
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2627297
邀请新用户注册赠送积分活动 1575762
关于科研通互助平台的介绍 1532510