?王斌ACS Catalysis:等離子體高能電子驅(qū)動缺陷Cu2O助力CO2還原 2023年10月7日 上午12:31 ? 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 17 等離子體光還原CO2對于脫碳和生產(chǎn)增值化學(xué)品具有重要意義,但對該反應(yīng)機制的深入了解仍然難以捉摸,特別是關(guān)于結(jié)構(gòu)缺陷的作用及其與非平衡載流子的相互作用。 基于此,俄克拉荷馬大學(xué)王斌教授等人報道了密度泛函理論(DFT)計算Cu2O(一種原型光催化劑),以此研究了三個缺陷面的CO2還原,揭示了等離子激發(fā)下的界面電荷轉(zhuǎn)移和化學(xué)鍵動力學(xué)。 在氧空位的幫助下,C-O鍵解理的激活勢壘從3.2 eV降低到約1 eV,當(dāng)Cu2O與等離子體金屬結(jié)合時,剩余的勢壘可以在等離子體激發(fā)態(tài)進(jìn)一步降低或消除。氧空位在Cu2O上再生完成催化循環(huán)是可行的,并且不受高能電子的影響。 通過DFT計算,作者研究了H2解離和Cu2O(110)和(111)表面上的空位形成,以分析氫輔助氧空位在水-氣倒轉(zhuǎn)反應(yīng)中的形成。作者發(fā)現(xiàn)氫分子很容易解離,在Cu2O的兩個表面上形成兩個吸附的H*。H2在Cu2O(110)和(111)表面解離的能量成本分別為0.3和0.5 eV,一個點陣氧與兩個H*反應(yīng)生成水并產(chǎn)生氧空位。氧空位形成所需的本征活化能范圍為0.9-1.1 eV,與CO2在基態(tài)解離的值相當(dāng)或略低,而水從缺氧表面解吸所消耗的能量在0.-1.0 eV之間。 解離的H*可在Cu2O上形成表面羥基(110),減少了H結(jié)合的可用氧位點,導(dǎo)致氫在OH基團(tuán)附近的空心位點解離,并與晶格氧原子反應(yīng)形成水和空位,Cu2O(110)上羥基的可用性可促進(jìn)氧空位的形成。 結(jié)果表明,在Cu2O(111)表面形成羰基(COOH*)需要超過3.2 eV,而形成甲酸基(HCOO*)和甲酸(HCOOH*)更容易。計算表明,通過形成甲酸酯或羰基,h輔助CO2在Cu2O上解離成CO的可能性較小。 Plasmonic Energetic Electrons Drive CO2 Reduction on Defective Cu2O. ACS Catal., 2023, DOI: 10.1021/acscatal.3c00609. https://doi.org/10.1021/acscatal.3c00609. 原創(chuàng)文章,作者:Gloria,如若轉(zhuǎn)載,請注明來源華算科技,注明出處:http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/07/2b8add7799/ 催化 贊 (0) 0 生成海報 相關(guān)推薦 他,中科院院士,24歲博士畢業(yè),29歲正教授,47歲當(dāng)選院士,最新JACS! 2024年12月17日 Appl. Catal. B:V2CMXene協(xié)同耦合FeNi LDH 納米片以促進(jìn)析氧反應(yīng) 2023年10月16日 南開大學(xué)陳軍院士/張凱,最新Angew!聚合物電解質(zhì)新突破! 2025年1月2日 重大突破!UCLA楊陽最新Nature Sustainability! 2024年1月26日 施劍林院士,最新EES! 2024年5月13日 馬丁&劉洪陽等人,最新Nature子刊! 2024年1月18日