Comparative Study on the Catalytic Activity of the TM–N2 Active Sites (TM = Mn, Fe, Co, Ni) in the Oxygen Reduction Reaction: Density Functional Theory Study

活动站点 吸附 密度泛函理论 催化作用 分子 化学 活化能 材料科学 物理化学 无机化学 计算化学 生物化学 有机化学
作者
Adhitya Gandaryus Saputro,Hideaki Kasai,Koichiro Asazawa,Hirofumi Kishi,Hirohisa Tanaka
出处
期刊:Journal of the Physical Society of Japan [Physical Society of Japan]
卷期号:82 (11): 114704-114704 被引量:26
标识
DOI:10.7566/jpsj.82.114704
摘要

We investigate the interaction of transition metal–nitrogen (TM–N2; TM = Mn, Fe, Co, and Ni) active sites with oxygen reduction reaction (ORR) related molecules using the density functional theory (DFT) calculations. Generally, the trend of molecular adsorption energy in TM–N2 systems is Mn–N2 > Fe–N2 > Co–N2 > NiN2. In the case of O2 adsorption, the O2 molecule is adsorbed with a symmetric side-on configuration on the TM–N2 systems, regardless the type of TM atom. We also find that when the reaction of the adsorbed HO2 molecule and an H atom takes place, instead of forming H2O2 molecule the reaction produces two OH radicals. From the evaluation of the potential energy surface profiles of the oxygen reduction reaction (ORR), we find that a direct four-electron reduction pathway could be facilitated on the TM–N2 active sites. However, all of the TM–N2 systems share the same main rate-limiting reaction, which is the OH reduction step. Generally, the edge-like TM–N2 active site has stronger molecular adsorption energy as compared to the TM–pyrrole-like active site. However, the strong molecular adsorption energy in the edge-like TM–N2 active site results in uphill energy profiles for some of ORR steps, even at a low electrode potential. This suggests that edge-like TM–N2 active site will have a relatively slower ORR rate as compared to the TM–pyrrole-like active site.
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
shuyan完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
科研通AI6.3应助hhhh采纳,获得10
1秒前
独特的笙应助zygclwl采纳,获得10
1秒前
风笛发布了新的文献求助10
2秒前
哈哈队长2号完成签到,获得积分10
2秒前
杉杉完成签到,获得积分10
2秒前
嘿嘿嘿完成签到 ,获得积分20
2秒前
标致的冷梅完成签到,获得积分10
2秒前
研友_LOK59L完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
无花果应助吃的饱饱呀采纳,获得10
4秒前
等待谷南完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
歌星完成签到 ,获得积分10
4秒前
2加2完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
1900tdlemon完成签到,获得积分10
5秒前
DarrenVan完成签到,获得积分10
6秒前
Hello应助arniu2008采纳,获得10
6秒前
7秒前
慕容松完成签到,获得积分10
8秒前
果汁完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
安平完成签到,获得积分10
8秒前
LlieG发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
小雨完成签到,获得积分10
10秒前
大黄万岁完成签到,获得积分10
10秒前
crush_zyd完成签到,获得积分10
10秒前
最快乐的时光完成签到,获得积分10
10秒前
真人完成签到 ,获得积分10
10秒前
山川无恙发布了新的文献求助10
10秒前
xinanan完成签到,获得积分10
11秒前
acs924完成签到,获得积分10
11秒前
小小沙完成签到,获得积分10
11秒前
swift完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
危机的百褶裙完成签到,获得积分10
12秒前
芃芃完成签到,获得积分20
13秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
CLSI M07 2024 500
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7247930
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8870877
关于积分的说明 18713665
捐赠科研通 6926866
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3198103
关于科研通互助平台的介绍 2373857
邀请新用户注册赠送积分活动 2172952