Insights into the Effect of Crystal Facets and Sulfur Defects on the Product Selectivity of Various CdS Configurations for CO2 Photoreduction: A DFT Study

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作者
Shuai Liu,Yang Meng,Yidong Zhong,Leiping Wang,Ding‐Ming Xue,Lei Tong,Honglei Zhang,Tao Wu,Guangsuo Yu,Hang Xiao
出处
期刊:Catalysts [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:14 (10): 688-688 被引量:3
标识
DOI:10.3390/catal14100688
摘要

CO2 photoreduction into valuable hydrocarbons, such as CO, CH4, and C2H4, delivers a promising approach to address both environmental and energy challenges. Transition metal chalcogenides, particularly cadmium sulfide (CdS), have emerged as prominent candidates due to their tunable electronic properties and availability. This study delves into a comprehensive investigation of how CdS crystalline facets and sulfur-deficient surfaces modulate the product selectivity. Through employing density functional theory (DFT), we unravel the catalytic performance of various CdS crystal orientations and sulfur vacancy configurations. The results have shown that different CdS facets exhibit unique electronic characteristics and surface energetics, which influence the adsorption dynamics and reaction pathways. The introduction of sulfur vacancies further modulates the nature of active sites, leading to substantial shifts in product selectivity. A detailed investigation on the reaction mechanisms unveils that specific facets preferentially facilitate the formation of CO, while others are more conducive to the generation of hydrocarbons such as CH4 and C2H4, due to the variations in activation barriers and intermediate stabilities. These findings underscore the importance of crystal facet engineering and defect manipulation in tailoring catalyst performance thus providing valuable insights for the rational design of efficient and selective CO2 reduction metal catalysts.
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