New Insights into Electrochemical Ammonia Oxidation on Pt(100) from First Principles

脱氢 过电位 化学 氨 电化学 密度泛函理论 催化作用 吸附 无机化学 电解质 化学工程 计算化学 物理化学 电极 有机化学 工程类
作者
Hemanth Somarajan Pillai,Hongliang Xin
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:58 (25): 10819-10828 被引量:124
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.9b01471
摘要

The electrocatalytic ammonia oxidation reaction (AOR) to molecular dinitrogen (N2) is an essential component within a sustainable nitrogen cycle. The state-of-the-art Pt nanocatalyst, preferably terminated with (100) facets, suffers from a large overpotential (>0.5 V) and rapid deactivation, the origin of which remains largely unexplained due to the intrinsic complexity of solid-electrolyte interfaces. Within the framework of grand-canonical density functional theory (GC-DFT), we show that on Pt(100) the dehydrogenation of *NH2 is the potential determining step and that the *OH species, thermodynamically stable at >0.5 V vs RHE while overlooked in previous studies, plays an important role in kinetics by preferential stabilization of *NH via hydrogen bonding. Attributed to such favorable adsorbate–adsorbate interactions, *NH2 dehydrogenation is thermoneutral at 0.5 V vs RHE forming *NH species that can then dimerize easily at the 4-fold hollow sites, capturing the experimentally observed onset potential. At high operating potentials (>0.63 V vs RHE) where the *NH dehydrogenation to *N becomes thermodynamically feasible, surface deactivation occurs. However, the dimerization of *N with *N or *NH is kinetically facile, which suggests that the adsorbed *N is only the precursor to poisoning species, e.g., *NO, on Pt(100). The mechanistic insights obtained in this study could be exploited in new strategies of designing active, selective, and robust electrocatalysts for ammonia oxidation.
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
葫芦岛王可欣完成签到,获得积分10
刚刚
铁瓜李完成签到 ,获得积分10
刚刚
木子完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
科研通AI2S的应助被Luis采纳,获得10
1秒前
jyk完成签到 ,获得积分10
1秒前
damaozi完成签到,获得积分10
2秒前
至拙完成签到,获得积分20
3秒前
无色热带鱼完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI6.4的应助被zigzagya采纳,获得10
3秒前
tian完成签到,获得积分10
4秒前
XKXXYT完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
SciGPT的应助被枫叶秋采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
jie完成签到 ,获得积分10
8秒前
乌午五物完成签到,获得积分10
8秒前
王能行完成签到,获得积分10
8秒前
vampv的应助被zzoo采纳,获得10
8秒前
yyy完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
粥粥完成签到 ,获得积分10
9秒前
lli完成签到,获得积分10
9秒前
BAIBAI完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
山复尔尔发布了新的文献求助20
9秒前
silvery完成签到,获得积分10
9秒前
论文小能手完成签到 ,获得积分10
9秒前
健忘的醉蝶完成签到,获得积分10
9秒前
CX啊啊啊啊啊啊完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
beyond发布了新的文献求助10
11秒前
123456发布了新的文献求助10
11秒前
耍酷的小白菜完成签到,获得积分10
11秒前
无聊的听寒完成签到,获得积分10
11秒前
LONG完成签到 ,获得积分10
12秒前
12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
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7894631
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9404018
关于积分的说明 20861818
捐赠科研通 7498036
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3359105
关于科研通互助平台的介绍 2497417
邀请新用户注册赠送积分活动 2388288