Mo3(C6O6)2 monolayer as a promising electrocatalyst for the CO2 reduction reaction: a first-principles study

单层 电催化剂 化学 催化作用 甲烷 选择性 限制 电导率 反应中间体 电化学 电极 物理化学 有机化学 生物化学 机械工程 工程类
作者
Weixiang Geng,Tianchun Li,Xiaorong Zhu,Yu Jing
出处
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:24 (41): 25639-25647 被引量:1
标识
DOI:10.1039/d2cp01369j
摘要

Designing electrocatalysts with good electrical conductivity, low cost, and abundant surface active sites to actively and selectively catalyze the CO2 reduction reaction (CRR) is crucial for mitigating the impact of high carbon emissions. By performing first principles calculations, the potential of Mo3(C6O6)2 monolayers as CRR electrocatalysts was explored by systematically examining the thermodynamic processes of all possible elementary steps. The Mo centers turn out to be the active sites that can selectively promote CRR and produce methane as the main product. The limiting potential for the potential-determining step (PDS) of the first reaction cycle is -0.58 V, less negative than that of the widely studied Cu(211) surface (-0.74 V). For subsequent reaction cycles, the Mo sites tend to coordinate with hydroxyl, which can further promote the CRR and lower the thermodynamic barrier of the PDS to 0.39 eV and suppress the side reaction of hydrogen evolution. With good conductivity and high catalytic activity and selectivity, the hydroxyl terminated Mo3(C6O6)2 monolayer is predicted to be an effective electrocatalyst for CRR.
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