N2 reduction using single transition-metal atom supported on defective WS2 monolayer as promising catalysts: A DFT study

纳米片 催化作用 过渡金属 硫黄 材料科学 金属 单层 密度泛函理论 Atom(片上系统) 化学物理 化学 纳米技术 计算化学 有机化学 计算机科学 嵌入式系统 冶金
作者
Xinguo Ma,Jisong Hu,Mingkun Zheng,Di Li,Hui Lv,Hua He,Chuyun Huang
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:489: 684-692 被引量:113
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2019.05.022
摘要

Nitrogen reduction reactions (NRRs) under mild conditions retain an enormous challenge in effective N2 activation on metal-based catalysts. Here, by spin-polarized DFT calculations, we systematically investigated the potential of single transition-metal atoms (Sc to Zn, Nb to Cd, W, Pt and Au) supported on the experimentally available WS2 nanosheets with sulfur vacancies as catalysts for N2 fixation and conversion. The results confirm that the WS2 nanosheet with sulfur vacancies is a good platform for anchoring single transition-metal atoms. Based on proposed several criteria, it is found that the single Ni atoms anchored to sulfur vacancies possess outstanding catalytic activity of NRR. Here, the Ni-WS2 nanosheet acts as likely Lewis-acid system and accepts electrons from the N2*, which causes the weakening of N–N bond. Reaction energy diagrams of the NRRs show that the whole NRRs on Ni-WS2 surface prefer to occur along the alternating associative pathway, and form the ammonia without the requirement of energy input. Overall, our results reveal that the Ni-WS2 system is a quite promising single-atom catalyst with less energy-consuming and good stability for NRRs. These findings could motivate more experimental and theoretical researches to further explore the potential of single transition-metal atoms anchored to two-dimensional substrate materials for NRRs.
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
科研通AI6.2的应助被救救孩子采纳,获得10
刚刚
1秒前
科研小子完成签到,获得积分10
1秒前
折刀发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
hellllooooo发布了新的文献求助10
3秒前
汉堡包的应助被自觉的以寒采纳,获得10
3秒前
科目三的应助被lll采纳,获得10
4秒前
CodeCraft的应助被gg采纳,获得10
4秒前
Xv完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
慕青的应助被研友_nxGPxL采纳,获得10
4秒前
Blossom完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
科目三的应助被着急的坤采纳,获得10
5秒前
李健的应助被某某采纳,获得10
5秒前
hansJAMA发布了新的文献求助70
6秒前
Akim的应助被棉花糖骆驼采纳,获得10
6秒前
7秒前
Murphy发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
香蕉觅云的应助被陈保芳采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
alqb发布了新的文献求助10
10秒前
科研通AI6.2的应助被gg采纳,获得10
10秒前
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
chenchen发布了新的文献求助10
12秒前
黎黎完成签到,获得积分10
13秒前
zzz发布了新的文献求助10
13秒前
某某完成签到,获得积分10
13秒前
今后的应助被xmzz采纳,获得10
13秒前
molihuakai的应助被诚心的绮梅采纳,获得10
13秒前
14秒前
DND发布了新的文献求助10
14秒前
慕青的应助被汪佳璇采纳,获得10
14秒前
长生发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
CLSI C56QG Examples of Hemolyzed, Icteric, and Lipemic/Turbid Samples Quick Guide 400
The USSR and Eastern Europe : periodicals in Western languages / compiled by Paul L. Horecky and Robert G. Carlton 300
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 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7801257
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9335678
关于积分的说明 20475885
捐赠科研通 7392836
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3326526
关于科研通互助平台的介绍 2473454
邀请新用户注册赠送积分活动 2344451