From Single Atom to Low-Nuclearity Cluster Immobilized Ti3C2TX MXene for Highly Efficient NO Electroreduction to NH3

星团(航天器) Atom(片上系统) 结晶学 材料科学 化学 计算机科学 嵌入式系统 程序设计语言
作者
Ling‐Yan Kong,Maohuai Wang,Chi‐Man Lawrence Wu
出处
期刊:ACS materials letters [American Chemical Society]
卷期号:6 (5): 1711-1721 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acsmaterialslett.3c01604
摘要

Single-atom catalysts (SACs) have improved the performance of NO electroreduction to NH3 (NORR) to a high level. However, the influence of low-nuclearity clusters, which exist in SACs as well, on the catalytic performance is always overlooked. Herein, via density functional theory, we not only designed 9 single TMs, namely, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu, anchored on three Ti3C2O2-based models (Ti3C2O2-V0, Ti3C2O2-O1, and Ti3C2O2-Ti1) as catalysts for NORR but also further evaluated the impact of low-nuclearity clusters on optimal SAC. Our results identified Cu/Ti3C2O2-V0 and Ni/Ti3C2O2-Ti1 as promising SACs for the ultrahigh performance of NORR. Furthermore, NORR activity on both SACs diminished with the formation of the low-nuclearity cluster, especially for Ni clusters on Ti3C2O2-Ti1. From Ni single atoms to Ni clusters, the projected density of states increases significantly near the Fermi level, leading to stronger interactions between Ni clusters and reaction intermediates, thereby hindering hydrogenation steps and greatly slowing down the NORR on the Ni cluster. Meanwhile, a pH-dependent catalytic activity analysis revealed that the rate-determining step changed as the pH increased on Ni/Ti3C2O2-Ti1, and an acidic environment facilitates the effective NO-to-NH3 conversion on Cu/Ti3C2O2-V0. Therefore, this work not only predicts the highly efficient NORR catalyst but also reveals the weakening mechanism of low-nuclearity clusters that would guide future experimental research on SACs and metal clusters for NORR.
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
pengpengpeng完成签到,获得积分10
1秒前
amen完成签到 ,获得积分10
3秒前
pingbaby完成签到 ,获得积分10
4秒前
栗荔完成签到 ,获得积分10
6秒前
甜蜜舞蹈完成签到 ,获得积分10
6秒前
wonwojo完成签到 ,获得积分10
11秒前
猪猪完成签到 ,获得积分10
14秒前
CY完成签到,获得积分10
18秒前
失眠呆呆鱼完成签到 ,获得积分10
18秒前
月上柳梢头A1完成签到,获得积分10
19秒前
21秒前
浮游应助luoxiyysgt采纳,获得10
23秒前
天才小张完成签到,获得积分20
26秒前
舒适涵山完成签到,获得积分0
26秒前
天才小张发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
小石榴的爸爸完成签到 ,获得积分10
42秒前
汉堡包应助Dora采纳,获得10
42秒前
luoxiyysgt完成签到,获得积分10
43秒前
nwq完成签到,获得积分10
43秒前
小石榴爸爸完成签到 ,获得积分10
49秒前
务实笑柳完成签到 ,获得积分10
53秒前
个性的抽象完成签到 ,获得积分10
53秒前
Quick完成签到,获得积分10
55秒前
小钟同学完成签到 ,获得积分10
59秒前
如意语山完成签到 ,获得积分10
1分钟前
关关难过关关过完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Garfield完成签到 ,获得积分10
1分钟前
翰飞寰宇完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lichunrong完成签到,获得积分10
1分钟前
欣喜的薯片完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Copyright应助寒冷的断秋采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
isedu完成签到,获得积分0
1分钟前
鼠牵牛完成签到,获得积分10
1分钟前
春春完成签到,获得积分10
1分钟前
打打应助Sun1c7采纳,获得10
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得30
1分钟前
jason完成签到 ,获得积分10
1分钟前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
Annie Ernaux: De la perte au corps glorieux 600
Petrology and Plate Tectonics,2025 500
Optical Coating Design with the Essential Macleod 400
A revision of Limenitis helmanni and its related species (Nymphalidae) from Central and South China 400
Moore's Clinically Oriented Anatomy 10th Edition 400
Direct and Iterative Linear System Solvers 400
Cardiopulmonary Bypass and Mechanical Support: Principles and Practice, Fifth Edition 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 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6781663
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8504165
关于积分的说明 18111914
捐赠科研通 6084196
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3018614
邀请新用户注册赠送积分活动 1995515
关于科研通互助平台的介绍 1980051