【DFT+实验】AFM:通过调节Co、Ge共掺杂Ni位点上的中间体吸附实现尿素到亚硝酸盐的定向电氧化 2024年4月5日 上午10:11 • 计算 • 阅读 4 电化学尿素氧化反应(UOR)是一种替代水电氧化的节能制氢方法。为了最大限度地实现这一目的,设计具有增加电子转移和高电流的选择性尿素-亚硝酸盐(NO2–)电氧化催化剂具有现实意义。 基于此,澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授(通讯作者)等人报道了一种钴锗(Co, Ge)共掺杂镍(Ni)氢氧化物催化剂,在1.4 V vs. RHE下,尿素转化为NO2–的法拉第效率达到84.9%,并将UOR活性显著提高到448.0 mA cm-2。 本文通过DFT计算研究了Co、Ge共掺杂促进尿素电氧化为NO2–的机理。尿素在NiCo和NiCoGe催化剂上以O-末端和NN-末端吸附,吸附能分别为-2.34 eV和-3.45 eV,证实了掺杂Ge能够调节NiCo在尿素分子上的吸附行为。 当考虑1.5 VRHE的外加电位时,尿素在NiCo和NiCoGe上的稳定吸附构型可以被逆转,吸附能最低的分别为-1.5 eV和-0.94 eV的NN-末端和NO-末端吸附明显成为NiCo和NiCoGe的最佳吸附构型,这突出了表面电荷在非均相电化学中的重要性。 尿素分子首先在NiCo和NiCoGe催化剂上进行脱氢反应,在1.5 VRHE的外加电位下生成*NHCONH2,*NHCONH2进一步发生N-O键断裂生成*NH和CNO–,被吸附的*NH在接下来的反应步骤中不断氧化生成NO2–。 计算结果表明,电位决定步骤(PDS)为*NHCONH2 + 2OH– → *NH + 2H2O (l) + CNO–(aq) + e–,对应的自由能变化分别为0.91 eV和0.37 eV。因此,Ge原子的掺杂显著促进C-N键断裂生成*NH,从而加快了尿素转化为NO2–的反应路径。 Directed Urea-to-Nitrite Electrooxidation via Tuning Intermediate Adsorption on Co, Ge Co-Doped Ni Sites. Adv. Funct. Mater., 2023. 原创文章,作者:计算搬砖工程师,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/04/05/63ca220837/ 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 长春理工大学-Nanoscale: 二维MXene-Mo2NCl2中的多铁性以及磁化的电场调控 2024年1月25日 【DFT+实验】天大/西交Nat. Commun.:重构Ir-O-Mo,助力酸性水氧化! 2023年12月1日 【DFT+实验】Angew.:Cu-CN协同电解CO制取乙酸 2024年3月28日 【DFT+实验】ACS Catalysis:双功能电催化剂!基于纳米棒阵列的分层NiO微球实现高效的海水光/电解 2024年3月23日 【顶刊纯计算】JACS:揭示电湿润能力与储能之间的作用联系 2024年2月19日 第一性原理输运计算:天下武功,唯快不破 2024年1月14日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交