Reaction mechanisms of CO2 electrochemical reduction on Cu(111) determined with density functional theory

化学 催化作用 溶剂化 乙烯 电化学 密度泛函理论 甲烷 无机化学 二氧化碳电化学还原 一氧化碳 甲醇 选择性 吸附 光化学 物理化学 计算化学 离子 电极 有机化学
作者
Xiaowa Nie,Wenjia Luo,Michael John Janik,Aravind Asthagiri
出处
期刊:Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:312: 108-122 被引量:510
标识
DOI:10.1016/j.jcat.2014.01.013
摘要

Density functional theory (DFT) was used to determine the potential-dependent reaction free energies and activation barriers for several reaction paths of carbon dioxide (CO2) electrochemical reduction on the Cu(1 1 1) surface. The role of water solvation on CO2 reduction paths was explored by evaluating water-assisted surface hydrogenation and proton (H) shuttling with various solvation models. Electrochemical OH bond formation reactions occur through water-assisted H-shuttling, whereas CH bond formation occurs with negligible H2O involvement via direct reaction with adsorbed H* on the Cu(1 1 1) surface. The DFT-computed kinetic path shows that the experimentally observed production of methane and ethylene on Cu(1 1 1) catalysts occurs through the reduction of carbon monoxide (CO*) to a hydroxymethylidyne (COH*) intermediate. Methane is produced from the reduction of the COH* to C* and then sequential hydrogenation. Ethylene production shares the COH* path with methane production, where the methane to ethylene selectivity depends on CH2∗ and H* coverages. The reported potential-dependent activation barriers provide kinetics consistent with observed experimental reduction overpotentials and selectivity to methane and ethylene over methanol for the electroreduction of CO2 on Cu catalysts.
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
1秒前
科研通AI2S的应助被花花1423采纳,获得10
1秒前
yee完成签到,获得积分10
1秒前
水知寒完成签到,获得积分0
3秒前
3秒前
高兴寒梦发布了新的文献求助10
3秒前
Wanglei发布了新的文献求助20
4秒前
ll完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6.4的应助被勤奋初阳采纳,获得10
5秒前
xdas发布了新的文献求助10
6秒前
我就是江湖完成签到,获得积分20
6秒前
ZongchenYang发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
乐乐的应助被Frost采纳,获得30
6秒前
7秒前
7秒前
华仔的应助被YiLu采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
10秒前
11秒前
11秒前
明理道之完成签到,获得积分10
11秒前
狗狼狼发布了新的文献求助10
12秒前
江十三完成签到,获得积分10
12秒前
科研通AI6.2的应助被cfyoung采纳,获得10
13秒前
13秒前
自由发布了新的文献求助10
13秒前
luohan完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
15秒前
16秒前
16秒前
16秒前
luoyinru完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
派妮妮发布了新的文献求助10
18秒前
小五发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
张张张哇发布了新的文献求助30
19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
Energie-Contracting 1500
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Ecotourism 400
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8062420
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9486326
关于积分的说明 21334926
捐赠科研通 7630692
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3396717
关于科研通互助平台的介绍 2527033
邀请新用户注册赠送积分活动 2434612