Mixed-Functionalized Sc2CTx ( T=O, OH, F )

能量(信号处理) 物理 结晶学 限制 从头算 化学 量子力学 机械工程 工程类
作者
Asha Yadav,Vikram Vikram,Nirpendra Singh,Aftab Alam
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:18 (2) 被引量:11
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.18.024020
摘要

A microscopic understanding of the mixed-functionalized MXenes (${M}_{2}{X\ensuremath{-}T}_{x}$; ${T}_{x}=\text{O, OH,}$ and $\mathrm{F}$) are extremely important to the design of efficient ${\mathrm{CO}}_{2}$ catalytic activity. Here, we report a first-principles study of the ${\mathrm{CO}}_{2}$ activation on pure $\mathrm{O}$, $\mathrm{OH}$, and $\mathrm{F}$ and mixed-functionalized ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ MXene surfaces. We find that ${\mathrm{CO}}_{2}$ adsorption energy can be tuned by changing the coverage of $\mathrm{O}$, $\mathrm{OH}$, and $\mathrm{F}$ functional groups on the surface. Fully terminated $\mathrm{O}$ and $\mathrm{F}$ ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ forms weak interactions with ${\mathrm{CO}}_{2}$ molecules (binding energy $\ensuremath{-}0.136$ and $\ensuremath{-}0.168\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{eV}$) whereas mixed-functionalized ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ surface exhibits higher binding energy($\ensuremath{-}0.364\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{eV}$). In the mixed-functionalized ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ case, only $\mathrm{O}$ sites allow ${\mathrm{CO}}_{2}$ reduction ($\mathrm{F}$ and $\mathrm{OH}$ are inactive) and finally converts into methane (${\mathrm{CH}}_{4}$). Ab-initio-based Bader charge analysis and projected density of state calculations reveal strong bonding between the C atom of ${\mathrm{CO}}_{2}$ and $\mathrm{O}$ functional group. The Gibbs free-energy calculation confirms the conversion of $\mathrm{HCO}$ into ${\mathrm{H}}_{2}\mathrm{CO}$ to be a rate-limiting step with the limiting potential 1.387 eV. In the mixed-functionalized surface, as we increase the number of $\mathrm{OH}$ groups in the vicinity of $\mathrm{O}$ sites, the binding energy increases (transiting from a physisorption to a chemisorption regime). However, increasing the amount of O coverage turns out to be detrimental to the catalytic activity. Our study highlights the role of different functional groups in achieving efficient ${\mathrm{CO}}_{2}$ catalytic activity on ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ MXene, which can further help us to design experiments accordingly.
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
佳言2009完成签到,获得积分10
1秒前
汉堡包应助漂亮的初蓝采纳,获得10
1秒前
hohokuz发布了新的文献求助10
2秒前
莫里完成签到,获得积分10
2秒前
zxz发布了新的文献求助10
2秒前
Luyao完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
马甲完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI5应助xdf采纳,获得10
3秒前
周周完成签到,获得积分10
3秒前
Holybot完成签到,获得积分10
3秒前
5秒前
只道寻常完成签到,获得积分10
5秒前
fleee完成签到,获得积分10
5秒前
swsx1317发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
雪白涵山完成签到,获得积分20
6秒前
liao完成签到 ,获得积分10
6秒前
hu970发布了新的文献求助30
6秒前
科研小白发布了新的文献求助20
7秒前
SciGPT应助白小白采纳,获得10
7秒前
shuxi完成签到,获得积分10
8秒前
liuwei发布了新的文献求助10
8秒前
yxf完成签到,获得积分20
8秒前
9秒前
十一完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
穆萝完成签到,获得积分10
9秒前
Jenny应助Eva采纳,获得10
9秒前
bkagyin应助17808352679采纳,获得10
9秒前
俭朴夜雪发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
林上草应助123采纳,获得10
10秒前
科目三应助AoiNG采纳,获得10
10秒前
11秒前
orixero应助雪白涵山采纳,获得20
11秒前
123发布了新的文献求助10
12秒前
ajing完成签到,获得积分10
12秒前
537完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527723
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3107826
关于积分的说明 9286663
捐赠科研通 2805577
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1539998
邀请新用户注册赠送积分活动 716878
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709762