Mechanism and Active Species in NH3 Dehydrogenation under an Electrochemical Environment: An Ab Initio Molecular Dynamics Study

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作者
Kunran Yang,Jian Liu,Bo Yang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:11 (7): 4310-4318 被引量:76
标识
DOI:10.1021/acscatal.0c05247
摘要

The electrochemical ammonia oxidation reaction (AOR) has attracted considerable attention in the past decades. However, the AOR mechanism on the electrode surface is still ambiguous, and the identification of reactive OH species during dehydrogenation reactions is under debate. Herein we combined density functional theory-based ab initio molecular dynamics simulations with free-energy sampling method slow-growth to study the stepwise dehydrogenation from NH3 to N during the electrochemical AOR on Pt(100). We found that the dehydrogenation assisted by adsorbed OH is almost insensitive to potentials applied, while the dehydrogenation by OH in bulk water is potential-dependent and the barrier of such reactions would increase with lowering the potentials. Our results revealed that the adsorbed OH is the reactive species during NH3 dehydrogenation under reaction conditions rather than OH– in bulk water. These findings bring new insights into the fundamental understandings of the AOR process under realistic electrochemical conditions.
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