用于 N2 还原的锆-氮官能化材料中的配位工程：第一性原理模拟
材料科学
2023-12-11 v1
摘要
采用配位工程优化了锚定在卟啉（PP）上的 Zr 原子的配位环境。通过四步筛选策略，确定了五种有前景的 ZrPP-A 候选材料作为氮还原反应（NRR）的电催化剂。利用第一性原理计算评估了候选电催化剂对 NRR 的性能。对反应路径的全面搜索表明，使用这些选定催化剂的 NRR 反应倾向于遵循混合路径。研究发现，Zr 与其配位原子之间，以及 ZrPP-A 与吸附的 N2 之间的轨道杂化和电荷转移，确保了这些选定 ZrPP-A 的稳定性和高催化活性。Zr 在 NRR 过程中协调电荷转移方面起着至关重要的作用。同时，配位原子和 PP 部分共同向吸附物提供额外的电荷转移或从中获取电荷转移。不对称的配位环境导致基底的不对称电荷分布，致使吸附的极化 N2 分子朝向不对称电荷聚集区域取向。本研究强调，对于合理设计高效催化剂，不仅需要考虑单原子催化剂本身，还要考虑其配位环境的重要性。
引用
@article{arxiv.2312.04894,
title = {Coordination Engineering in Zirconium-Nitrogen-Functionalized Materials for N2 Reduction: A First-Principles Simulation},
author = {Jianpeng Guo and Hao Luo and Qinfu Zhao and Bingbing Suo and Bo Zhou and Haiyan Zhu and Zhiyong Zhang and Qi Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.04894},
year = {2023}
}