Modulating CO2 Electroreduction Activity on Mo2C and Promoting C2 Product by Grain Boundary Engineering: Insights from First-Principles Calculations

MXenes公司 电催化剂 密度泛函理论 价(化学) 电化学 催化作用 过渡金属 单层 氧化还原 晶界 纳米技术 材料科学 化学 化学物理 计算化学 无机化学 物理化学 电极 微观结构 冶金 有机化学
作者
Yuxing Lin,Fangqi Yu,Lei Li,Yameng Li,Rao Huang,Yu‐Hua Wen
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (21): 16423-16433 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c03202
摘要

Recently, two-dimensional transition-metal carbides and/or nitrides (MXenes) have attracted extensive interest owing to their promising applications in electrochemistry, especially in electrocatalysis for the CO2 reduction reaction (CO2RR). However, there still exist challenges in developing MXene electrocatalysts with high activity and selectivity. Grain boundaries (GBs) could potentially provide active sites for chemical reactions, and their existence may be helpful for improving various electrocatalytic performances of MXenes. In this work, we constructed nine types of GBs in the Mo2C monolayer and employed density functional theory (DFT) calculations to systematically investigate their effects on the conversion efficiency of CO2 and the diversity of CO2RR products. Our study reveals that the presence of different valence states of Mo atoms at the GBs breaks the symmetry of CO2 adsorption on Mo2C, which promotes the activation of CO2 and diversifies the CO2RR products. Especially, these GBs exhibited remarkably low limiting potentials for C1 products, e.g., −0.29 V for CH4 on 5|7c GB, −0.31 V for CH3OH on 4|8 GB, and −0.55 V for HCOOH on 4|4a GB. Furthermore, the reduced potential barriers at the GBs, such as 0.26 eV for 5|7b GB and 0.13 eV for 8|8b GB, facilitate the C–C coupling and promote the formation of C2 products. These findings demonstrate that the introduction of GBs can enhance both the electrocatalytic activity of Mo2C for the CO2RR and the diversity of CO2RR products, therefore paving the way for designing and advancing high-efficiency MXene electrocatalysts through GB engineering.
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
道友等等我完成签到,获得积分0
6秒前
Amon完成签到,获得积分10
8秒前
Hightowerliu18完成签到,获得积分10
8秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
21秒前
crown发布了新的文献求助10
25秒前
绿色心情发布了新的文献求助10
26秒前
Trouvailla完成签到,获得积分10
29秒前
迪鸣完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
ice完成签到 ,获得积分10
34秒前
qing1245发布了新的文献求助10
36秒前
zxt完成签到,获得积分10
37秒前
ikun0000完成签到,获得积分10
40秒前
dominic12361完成签到 ,获得积分10
41秒前
月月鸟完成签到 ,获得积分10
42秒前
47秒前
昔昔完成签到 ,获得积分10
48秒前
qing1245完成签到,获得积分10
52秒前
无奈的萍发布了新的文献求助10
54秒前
执着的岂愈完成签到,获得积分10
55秒前
56秒前
Yojane发布了新的文献求助10
1分钟前
乔木完成签到,获得积分10
1分钟前
能干妙竹完成签到,获得积分10
1分钟前
517完成签到 ,获得积分10
1分钟前
山神厘子完成签到,获得积分10
1分钟前
Scheduling完成签到,获得积分10
1分钟前
Yojane完成签到,获得积分10
1分钟前
呆呆要努力完成签到 ,获得积分10
1分钟前
研友_xnEOX8完成签到,获得积分10
1分钟前
无情的访冬完成签到 ,获得积分10
1分钟前
研友_xnEOX8发布了新的文献求助10
1分钟前
现实的俊驰完成签到 ,获得积分10
1分钟前
哭泣青烟完成签到 ,获得积分10
1分钟前
余味应助研友_xnEOX8采纳,获得20
1分钟前
兜兜揣满糖完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Scheduling发布了新的文献求助10
2分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
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 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3779247
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3324813
关于积分的说明 10220097
捐赠科研通 3039971
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668528
邀请新用户注册赠送积分活动 798717
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758503