Single-Atom Catalysts for CO2 Reduction to Oxalate: Theoretical Design and Reaction Condition Prediction

材料科学 催化作用 草酸盐 Atom(片上系统) 还原(数学) 氧还原反应 计算化学 物理化学 无机化学 有机化学 电化学 计算机科学 化学 电极 几何学 数学 嵌入式系统
作者
Ying Zhou,Xuan Wu,Ping Zhu,Wenhua Zhang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsami.5c11771
摘要

The electrochemical conversion of carbon dioxide (CO2) into high-value-added products under mild conditions is crucial for achieving carbon neutrality. Oxalate (C2O42-) is one of the most important industrial raw materials and is widely used as a reducing agent in the fields of medicine, dyeing, and plastics yet faces challenges in efficient C-C bond formation under mild conditions. In this study, we investigate the reduction of CO2 to C2O42- using single-atom catalysts (SACs) with M-Nx-C configurations, employing density functional theory (DFT) to assess their catalytic performance under varying reaction conditions. Our findings demonstrate that the catalytic activity of Ti-N3-C is highly sensitive to the choice of solvent and electrode potential. Lower solvent dielectric constants and more negative electrode potentials promote oxalate formation with Ti-N3-C, exhibiting a remarkably low-energy barrier (0.31 eV) for the rate-determining step at -0.7 V in acetonitrile, alongside high selectivity. By systematically tuning the coordination environment of single metal atoms, we identify Ti-N2C-C, Cr-N2C-C, and Cr-N3-C as promising catalysts, operating efficiently at potentials of -0.7, -0.7, and -0.6 V, respectively. This work not only offers theoretical guidance for designing high-performance SACs for CO2 conversion but also deepens the mechanistic understanding of the electrochemical CO2 reduction pathways.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
刚刚
小鹿发布了新的文献求助10
1秒前
YOLO完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
Pengcheng完成签到,获得积分10
2秒前
温茶青盏发布了新的文献求助10
2秒前
英姑应助116采纳,获得10
3秒前
大鲁完成签到,获得积分10
3秒前
Yzz完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
王小小发布了新的文献求助10
4秒前
166发布了新的文献求助10
4秒前
闪闪大楚完成签到 ,获得积分10
4秒前
和谐的敏完成签到,获得积分10
5秒前
congguitar完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
cc发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI5应助横陈采纳,获得10
7秒前
7秒前
张旭卓完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
共享精神应助purplemoon采纳,获得10
7秒前
XIAOLAN发布了新的文献求助10
8秒前
123_完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
神勇初瑶完成签到,获得积分10
9秒前
zhangkexin完成签到,获得积分10
9秒前
小鹿完成签到,获得积分10
9秒前
chen发布了新的文献求助10
9秒前
未末木完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
俭朴钢铁侠完成签到 ,获得积分10
11秒前
科目三应助温茶青盏采纳,获得10
11秒前
吃瓜米吃瓜米完成签到 ,获得积分10
11秒前
一条蛆完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
石欣彤发布了新的文献求助10
12秒前
Jabowoo发布了新的文献求助10
13秒前
wanci应助张冰倩采纳,获得10
13秒前
苏苏完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
F-35B V2.0 How to build Kitty Hawk's F-35B Version 2.0 Model 2000
줄기세포 생물학 1000
Biodegradable Embolic Microspheres Market Insights 888
Quantum reference frames : from quantum information to spacetime 888
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4472840
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3932026
关于积分的说明 12198567
捐赠科研通 3586664
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1971585
邀请新用户注册赠送积分活动 1009440
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 903216