A DFT screening of transition metal single-atom catalyst anchored on Janus WSSe basal plane for highly efficient carbon dioxide reduction reaction

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作者
Pingji Ge,Yinglun Liu,Honglei Liu,Akang Sun,Hongxia Yan,Yanwen Zhang,Guixian Ge,Jueming Yang,Xiaodong Yang
出处
期刊:Molecular Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:553: 113775-113775 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.mcat.2023.113775
摘要

Electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) can efficiently and selectively reduce carbon dioxide into chemical fuel. Here, we designed the novel catalysts of transition-metal atoms anchored on Janus WSSe basal plane (TM@SSe) monolayer by first-principles calculations. The results show that Zn@WSSe has the best CO2RR catalytic activity with limit potential of -0.32 V and a high selectivity for the competitive hydrogen precipitation reaction (HER). Moreover, ab initio molecular dynamics simulation (AIMD) calculation at 300 K indicated high thermodynamic stability of Zn@WSSe. The study of the rate limiting step (CO*+H++e−→ *CHO) of the Zn@WSSe structure illustrates that the CO2RR catalytic activity of these candidate catalysts largely depends on the better interaction between Zn atoms and surrounding W atoms, which H atom is more easily adsorbed to C atom, making the reaction process easier to achieve. The above research provides a new way to design efficient CO2RR electrocatalyst under ambient conditions.
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