Sensitivity Analysis of Electrochemical Double Layer Approximations on Electrokinetic Predictions: Case Study for CO Reduction on Copper

灵敏度(控制系统) 电化学 电动现象 还原(数学) 图层(电子) 化学 材料科学 分析化学(期刊) 生物系统 纳米技术 电极 色谱法 冶金 数学 电子工程 工程类 物理化学 几何学 生物
作者
Andrew Jark-Wah Wong,Bolton Tran,Naveen Agrawal,Bryan R. Goldsmith,Michael J. Janik
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:128 (26): 10837-10847
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.4c01457
摘要

Density functional theory (DFT) modeling has been useful to electrocatalyst research, yet simulating the complexities of the electrode–electrolyte interface hinders progress in understanding reaction mechanisms and the underlying kinetics. Though many approaches to incorporating electrochemical double layer (EDL) features in DFT calculations have been developed, uncertainty in interfacial solvent properties and the distribution of ions leave the impact of the EDL on electrocatalytic kinetics unclear. Elucidating the sensitivity of DFT predictions to the EDL properties and model is crucial. Herein, we use an analytical Grand Canonical DFT framework (aGC-DFT) to quantify the sensitivity of potential-dependent activation energies to parameters of the EDL, incorporating a Helmholtz EDL model with varying dielectric constant (εr) and EDL width (d). We compute the activation barriers for OC–H, CO–H, and OC–CO bond formation from CO* on Cu. These elementary reactions are critical within the heavily debated reaction mechanism of CO2 reduction and are likely to impact overall activity and product selectivity. We show the aGC-DFT method produces consistent results with explicit GC-DFT calculations, while enabling probing of the EDL model sensitivity at a much lower computational cost. Reaction steps with significant dipole moment changes (i.e., CO–H bond formation) are highly sensitive to the chosen EDL parameters, such that the relative barriers of the OC–H, CO–H, and OC–CO bond formation steps depend significantly on EDL properties. Without knowledge of the interfacial properties of the EDL, there is substantial uncertainty in activation barriers and elementary reaction rates within a DFT analysis of electrocatalytic kinetics.

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
小飞猪发布了新的文献求助10
刚刚
zhangjiabin完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
科研老大妈完成签到 ,获得积分10
1秒前
ATP发布了新的文献求助30
1秒前
科目三应助Alex采纳,获得10
1秒前
迷路凝阳发布了新的文献求助10
1秒前
嗦了蜜发布了新的文献求助10
1秒前
默默筮发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
苏打发布了新的文献求助10
2秒前
wf发布了新的文献求助20
2秒前
ding应助lhtyzcg采纳,获得10
3秒前
orixero应助JackyYan采纳,获得10
3秒前
Hhh完成签到,获得积分20
4秒前
Jon发布了新的文献求助10
4秒前
ouhoigo完成签到,获得积分10
4秒前
XZTX完成签到 ,获得积分10
4秒前
LXZ发布了新的文献求助10
4秒前
Wendy完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
顺利的边牧完成签到 ,获得积分10
5秒前
NexusExplorer应助王磊采纳,获得10
5秒前
momoyu完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
Candy发布了新的文献求助10
6秒前
呼呼发布了新的文献求助10
6秒前
深情安青应助小飞猪采纳,获得10
6秒前
yj完成签到,获得积分10
6秒前
lee完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
xz完成签到,获得积分10
7秒前
花佚狐应助愤怒的无敌采纳,获得10
7秒前
7秒前
7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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6044169
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7809804
关于积分的说明 16243656
捐赠科研通 5189811
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2777208
邀请新用户注册赠送积分活动 1760190
关于科研通互助平台的介绍 1643552