Potential-Gated Transient Zn Single Adatoms on the Inverse Zn 1 O x /Cu Catalyst Steer Efficient Electroreduction of CO 2

化学 质子化 催化作用 密度泛函理论 电化学 极化(电化学) 金属 反向 从头算 瞬态(计算机编程) 从头算量子化学方法 化学物理 氧化还原 分子动力学 无机化学 反应机理 溶剂 分子线 各向异性 物理化学 电子结构 计算化学 原位 反应中间体 多相催化 过渡金属 光化学 结晶学 电极 阴极保护
作者
Ningyao Xiang,Yun‐Ze Qiu,Jiangshan He,Jun Li,Hai Xiao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.6c10715
摘要

The inverse ZnO x /Cu catalysts exhibit exceptional activity for the electrochemical CO 2 reduction reaction (eCO 2 RR). However, identifying the atomistic origin of their structure–activity relationship is hindered by the dynamic nature of the active sites under operando conditions. Herein, we combine grand-canonical ensemble density functional theory and explicit-solvent ab initio molecular dynamics to reveal a potential-gated transient single-adatom mechanism in the atomically dispersed inverse Zn 1 O x /Cu catalyst. We demonstrate that the O-coordinated Zn sites on Cu surfaces undergo in situ reduction at cathodic potentials, transforming into transient metallic Zn single adatoms, which are robustly stabilized via Zn–Cu electronic coupling and interfacial solvent confinement. This transient single adatom structurally preorganizes the chemisorbed CO 2 intermediate via asymmetric polarization and redirects protonation toward a solvent-exposed oxygen, thereby creating a geometry-enabled pathway unavailable on pristine Cu or with embedded Zn single atoms. This distinct reaction geometry lowers the rate-determining protonation barrier while avoiding the promotion of the competing hydrogen evolution reaction. These findings suggest electrochemically gated transient single adatoms as a design strategy for highly efficient and selective electrocatalysis.
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
sway完成签到,获得积分10
1秒前
4秒前
4秒前
6秒前
cis2014完成签到,获得积分0
6秒前
6秒前
xin完成签到 ,获得积分10
6秒前
嘟嘟完成签到 ,获得积分10
7秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
文文发布了新的文献求助10
7秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
四喜丸子应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
开心的寄灵完成签到 ,获得积分10
8秒前
MozzieMiao应助科研通管家采纳,获得20
8秒前
molihuakai应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
我是老大应助11111采纳,获得10
9秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得20
9秒前
四喜丸子应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
月光完成签到,获得积分20
9秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
春日午后完成签到,获得积分10
9秒前
NexusExplorer应助读博胖十斤采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
LL完成签到,获得积分20
10秒前
Sun完成签到 ,获得积分10
12秒前
FlipFlops完成签到,获得积分10
15秒前
陈秀娟发布了新的文献求助10
17秒前
ddup完成签到,获得积分10
18秒前
诚心的辉辉完成签到,获得积分10
18秒前
高分求助中
(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
Health Psychology 800
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Electric machines: theory, operating applications, and controls 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 500
When Is Two-Stage Sample Robust Optimization Asymptotically Optimal? 500
Discerning Saints: Moralization of Intrinsic Motivation and Selective Prosociality at Work 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 7592819
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9170136
关于积分的说明 19627233
捐赠科研通 7170709
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3267520
关于科研通互助平台的介绍 2432405
邀请新用户注册赠送积分活动 2260061