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
llyq66698发布了新的文献求助10
刚刚
李小伟发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
大气冰旋发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
suda发布了新的文献求助10
5秒前
开心的冰淇淋完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
谨慎笙发布了新的文献求助10
7秒前
10秒前
Sakura完成签到 ,获得积分10
11秒前
HuLL完成签到 ,获得积分10
11秒前
阿越完成签到,获得积分10
15秒前
浮云寄川发布了新的文献求助20
19秒前
小二郎应助ezekiet采纳,获得10
20秒前
桥西小河完成签到 ,获得积分10
20秒前
王禹恒发布了新的文献求助10
21秒前
23秒前
Hedy完成签到,获得积分10
23秒前
HH完成签到 ,获得积分10
25秒前
28秒前
lico完成签到,获得积分20
30秒前
ding应助君君采纳,获得10
30秒前
katana发布了新的文献求助10
31秒前
32秒前
墨绾菩提应助友人采纳,获得10
33秒前
努力加油干的小猫咪完成签到 ,获得积分10
34秒前
天道酬勤完成签到,获得积分10
35秒前
38秒前
Jane完成签到,获得积分10
40秒前
李小伟完成签到,获得积分10
41秒前
今后应助赖娩采纳,获得20
43秒前
阿越发布了新的文献求助10
43秒前
谨慎笙完成签到,获得积分10
45秒前
水东流完成签到 ,获得积分10
45秒前
46秒前
47秒前
48秒前
君君发布了新的文献求助10
51秒前
54秒前
高分求助中
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
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
Introduction to Industrial/Organizational Psychology 400
Advances in Design and Control Robust Adaptive Control: Deadzone-Adapted Disturbance Suppression 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 6926153
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8614983
关于积分的说明 18276151
捐赠科研通 6346057
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3071937
关于科研通互助平台的介绍 2104741
邀请新用户注册赠送积分活动 2049107