【摘 要】
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由于碳基载体与金属之间的弱相互作用,用碳材料稳定单原子金属催化剂并利用它们的协同效应仍然具有挑战性.密度泛函理论(DFT)计算表明单原子Ru能负载于多种天然纳米多孔
【机 构】
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浙江工业大学化学工程学院,杭州市下城区潮王路18号,310014
【出 处】
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第十六届全国有机电化学与电化学工业学术会议
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由于碳基载体与金属之间的弱相互作用,用碳材料稳定单原子金属催化剂并利用它们的协同效应仍然具有挑战性.密度泛函理论(DFT)计算表明单原子Ru能负载于多种天然纳米多孔碳材料,包括C2N,T-C3N4(T-C3N4)和γ-石墨烯.这些碳材料属于新一代N2还原反应(NRR)高效电催化剂,分别命名为Ru1@C2N,Ru1@T-C3N4和Ru1@γ-炔.从头算分子动力学(AIMD)模拟表明,单原子Ru可以稳定地吸附在这些具有强内聚能的碳材料的纳米孔中.与平行吸附构型相比,N2的垂直吸附构型表现出较高的吸附能.计算的吉布斯自由通过吸附机制揭示了在三种催化剂上的N2还原.尽管在Ru1@C2N,Ru1@T-C3N4和Ru1@γ-二烯具有相似的极限电位(-0.96,-0.94和-0.98V),但限制步骤不同,这表明碳材料基底对电化学NRR有显著的效果.然而,高效的析氢反应(HER)改变了电势决定步骤,并增加了电化学氮还原(NRR)的超电势.这项研究提供了用于N2还原的电催化剂实验合成的见解.
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