纯计算ACSCatal。过渡金属硫族化物边缘催化CO2RR

　　2023年1月31日，ACS Catal.在线发表了丹麦科技大学Heine A. Hansen课题组的研究论文，题目为《Trends in CO2 Reduction on Transition Metal Dichalcogenide Edges》。
　　电催化CO2还原 是一种很有前途的解决方案，以关闭人为碳循环。然而， CO2还原反应(CO2RR)和竞争析氢反应(HER)的反应中间体之间的线性标度关系限制了传统过渡金属催化剂的法拉第效率和选择性 。二维过渡金属硫族化物(TMDCs)是一种很有前途的反应催化剂。实验表明，选定的过渡金属硫族化物可以有效地减少CO2 ，在某些情况下还可以产生＂超出CO＂的产物。大多数理论研究集中在MoS2和WS2材料上 ，这两种材料已被广泛研究用于各种应用，如脱硫、HER、锂金属电池和光学器件。在此研究中，作者超越了Mo和W，研究了一系列TMDC材料在2H相中的边缘构型、吸附性能和水稳定性。研究发现， 最稳定的边缘结构高度依赖于材料的特定组成，而H、CO和COOH的吸附性能随着边缘结构的变化而显著变化 。进一步发现，虽然在每组硫化物、硒化物和碲化物中分别观察到H和CO吸附物之间的线性标度，但 从硫化物到硒化物再到碲化物，标度向较弱的H键和较强的CO键转移 。对于某些边缘构型，CO/COOH也观察到类似的趋势。研究结果表明，过渡金属二碲化物是一种很有前途的材料，在限制HER的同时，有可能比CO进一步还原CO2。 图1 评估TMDC材料催化活性的计算工作流程
　　图2 不同边缘位点构型
　　图3 边缘位点的稳定性
　　图4 CO2RR反应路径和吸附构型
　　图5 pH=7和-0.6 V的水稳定性
　　图6 确定CO2RR最有前途候选者的选择方案 【 论文链接 】  Pedersen, P.D., Vegge, T., Bligaard, T. et al. Trends in CO2 Reduction on Transition Metal Dichalcogenide Edges. ACS Catal., 2023, 13, 2341-2350. https://doi.org/10.1021/acscatal.2c04825 【其他相关文献】  [1]  Hong, X., Chan, K., Tsai, C. et al. How Doped MoS2 Breaks Transition-Metal Scaling Relations for CO2 Electrochemical Reduction. ACS Catal., 2016, 6, 4428−4437. https://doi.org/10.1021/acscatal.6b00619 [2] Peterson, A.A. & Nørskov, J.K. Activity descriptors for CO2 electroreduction to methane on transition-metal catalysts. J. Phys. Chem. Lett., 2012, 3, 251−258. https://doi.org/10.1021/jz201461p
　　(纯计算)丹麦科技大学J. Am. Chem. Soc.: 金-水界面的阳离子配位CO2电还原
　　(纯计算)郑州大学李顺方团队ACS Catal.: 单团簇Cu3助力CO2选择性加氢制备CH3OH
　　(纯计算)韩国蔚山科学技术院J. Mater. Chem. A: 单原子锚定在GaN表面催化CO2RR