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!

Theoretical Establishment and Screening of an Efficient Catalyst for N2 Electroreduction on Two-Dimensional Transition-Metal Borides (MBenes)

催化作用 过渡金属 限制 密度泛函理论 金属 氧化还原 单层 电化学 化学 限制电流 材料科学 计算化学 无机化学 纳米技术 物理化学 电极 有机化学 工程类 机械工程
作者
Yi Xiao,Chen Shen,Teng Long
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:33 (11): 4023-4034 被引量:87
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.1c00424
摘要

Electrochemical nitrogen reduction reactions (NRRs) produce ammonia under ambient conditions, and it is necessary and efficient to explore a high-activity and -selectivity catalyst for NRR activity from the view of the energy change profile and electrical structure. Herein, we utilized a theoretical screening approach to systematically design two-dimensional (2D) transition-metal borides (MBenes) as promising electrocatalysts for NRRs. Density functional theory (DFT) calculation results reveal that Ta3B4, Nb3B4, CrMnB2, Mo2B2, Ti2B2, and W2B2 MBenes have an excellent catalytic activity to reduce N2 to NH3 under ambient conditions. These materials strongly attract N2 and H around the metal activity center, while the competing hydrogen evolution reaction (HER) can be well suppressed. NRRs occur along the favorite pathway with a low limiting potential of −0.24 V on W2B2, indicating that the W2B2 monolayer provides a new candidate catalyst for NRRs. In addition, the low limiting potentials of Nb3B4 (0.50 eV), Ta3B4 (0.39 eV), and Ti2B2 (0.37 V) are suitable for NRRs due to strong backdonation between the hybridized d orbital of the metal atom and the 2p orbital in N2. The improved catalytic activity of NRRs, with limiting potentials ranging from −0.7 V < UL < −0.2 V, depends on theoretical screening criteria: the descriptor ΔG*N is proposed to establish the relationship between the different NRR intermediates, and the rate-determining step (PDS) was confirmed by the limiting potential of the volcano plot. The energy barrier for reducing O*/OH* to *H2O is defined as the redox potential, and the difference in UR – UL values acts as a descriptor to study the catalytic activity. Theoretical screening work can provide a highly effective approach to investigate the reaction mechanism and can aid in designing novel catalysts for the reduction of N2 to NH3 on MBenes.
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
古月完成签到,获得积分10
2秒前
大方念云完成签到 ,获得积分10
6秒前
humorlife完成签到,获得积分10
7秒前
现代的冰海完成签到,获得积分10
7秒前
zyyicu完成签到,获得积分10
8秒前
YifanWang应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
YifanWang应助科研通管家采纳,获得30
15秒前
zsmj23完成签到 ,获得积分0
47秒前
嘻嘻完成签到,获得积分10
56秒前
59秒前
lyzhywj发布了新的文献求助10
1分钟前
科研通AI6.4应助Desserts采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
脑洞疼应助lyzhywj采纳,获得10
1分钟前
Desserts发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
2分钟前
andrele应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
3分钟前
3分钟前
懦弱的问芙完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
科研小白月完成签到,获得积分10
3分钟前
轩辕中蓝完成签到 ,获得积分10
3分钟前
SciGPT应助结实的语儿采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
轩天发布了新的文献求助10
4分钟前
4分钟前
4分钟前
Yahaha发布了新的文献求助10
4分钟前
4分钟前
Dr_Fang完成签到 ,获得积分10
5分钟前
英俊的铭应助结实的语儿采纳,获得10
5分钟前
5分钟前
舒服的滑板完成签到 ,获得积分10
5分钟前
6分钟前
Jasper应助Yahaha采纳,获得10
6分钟前
6分钟前
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
機能性マイクロ細孔・マイクロ流体デバイスを利用した放射性核種の 分離・溶解・凝集挙動に関する研究 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Wolffs Headache and Other Head Pain 9th Edition 1000
Continuing Syntax 1000
Harnessing Lymphocyte-Cytokine Networks to Disrupt Current Paradigms in Childhood Nephrotic Syndrome Management: A Systematic Evidence Synthesis 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6254113
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8076892
关于积分的说明 16868871
捐赠科研通 5327600
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2836561
邀请新用户注册赠送积分活动 1813858
关于科研通互助平台的介绍 1668495