已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Mixed-Functionalized Sc2CTx (T=O, OH, F) MXene for Electrocatalytic CO2 Reduction: Insight from First-Principles Calculations

能量(信号处理) 物理 结晶学 限制 从头算 化学 量子力学 机械工程 工程类
作者
Asha Yadav,Vikram Vikram,Nirpendra Singh,Aftab Alam
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:18 (2) 被引量:15
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.18.024020
摘要

A microscopic understanding of the mixed-functionalized MXenes (${M}_{2}{X\ensuremath{-}T}_{x}$; ${T}_{x}=\text{O, OH,}$ and $\mathrm{F}$) are extremely important to the design of efficient ${\mathrm{CO}}_{2}$ catalytic activity. Here, we report a first-principles study of the ${\mathrm{CO}}_{2}$ activation on pure $\mathrm{O}$, $\mathrm{OH}$, and $\mathrm{F}$ and mixed-functionalized ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ MXene surfaces. We find that ${\mathrm{CO}}_{2}$ adsorption energy can be tuned by changing the coverage of $\mathrm{O}$, $\mathrm{OH}$, and $\mathrm{F}$ functional groups on the surface. Fully terminated $\mathrm{O}$ and $\mathrm{F}$ ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ forms weak interactions with ${\mathrm{CO}}_{2}$ molecules (binding energy $\ensuremath{-}0.136$ and $\ensuremath{-}0.168\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{eV}$) whereas mixed-functionalized ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ surface exhibits higher binding energy($\ensuremath{-}0.364\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{eV}$). In the mixed-functionalized ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ case, only $\mathrm{O}$ sites allow ${\mathrm{CO}}_{2}$ reduction ($\mathrm{F}$ and $\mathrm{OH}$ are inactive) and finally converts into methane (${\mathrm{CH}}_{4}$). Ab-initio-based Bader charge analysis and projected density of state calculations reveal strong bonding between the C atom of ${\mathrm{CO}}_{2}$ and $\mathrm{O}$ functional group. The Gibbs free-energy calculation confirms the conversion of $\mathrm{HCO}$ into ${\mathrm{H}}_{2}\mathrm{CO}$ to be a rate-limiting step with the limiting potential 1.387 eV. In the mixed-functionalized surface, as we increase the number of $\mathrm{OH}$ groups in the vicinity of $\mathrm{O}$ sites, the binding energy increases (transiting from a physisorption to a chemisorption regime). However, increasing the amount of O coverage turns out to be detrimental to the catalytic activity. Our study highlights the role of different functional groups in achieving efficient ${\mathrm{CO}}_{2}$ catalytic activity on ${\mathrm{Sc}}_{2}\mathrm{C}$ MXene, which can further help us to design experiments accordingly.
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
柳贯一应助喵喵不二采纳,获得10
刚刚
刚刚
Japrin发布了新的文献求助10
1秒前
机灵自中完成签到,获得积分10
2秒前
Andyvictory发布了新的文献求助10
3秒前
ZhengGangan完成签到,获得积分10
3秒前
JZ133发布了新的文献求助10
4秒前
Chloe完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
6秒前
共享精神应助xun采纳,获得10
7秒前
鲤鱼完成签到,获得积分10
8秒前
Lucas应助April采纳,获得10
9秒前
王靖超完成签到,获得积分10
11秒前
ID8发布了新的文献求助10
11秒前
斯文败类应助JZ133采纳,获得10
14秒前
15秒前
SpONGeBOb完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
狂野乌冬面完成签到 ,获得积分10
16秒前
栗荔完成签到 ,获得积分10
17秒前
yiyi_z完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
zc0917关注了科研通微信公众号
19秒前
羞涩的如豹应助飘逸善若采纳,获得10
20秒前
21秒前
22秒前
万木发布了新的文献求助10
22秒前
眠羊发布了新的文献求助10
22秒前
阿强发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
xun发布了新的文献求助10
24秒前
27秒前
乎乎完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
健忘冰蝶应助kkscanl采纳,获得10
28秒前
30秒前
小绵羊发布了新的文献求助10
32秒前
32秒前
zc0917发布了新的文献求助30
33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
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
REAL-WORLD EFFICACY AND GENOMIC LANDSCAPE OF POLATUZUMA VEDOTIN-BASED FIRST-LINE THERAPY IN DIFFUSE LARGE B-CELL LYMPHOMA: A FOCUS ON TP53 MUTATIONS AND TREATMENT RESPONSE 500
Handbook of Luminescence Dating 500
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
Elgar Concise Encyclopedia of Space Law 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 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6943815
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8629338
关于积分的说明 18304845
捐赠科研通 6378618
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3079068
关于科研通互助平台的介绍 2119722
邀请新用户注册赠送积分活动 2056006