碳酸乙烯酯在原始与含缺陷 ZnO (1010) 表面的吸附与分解：第一性原理研究
材料科学
2022-01-25 v1 化学物理
摘要
从根本上理解锂离子电池正极涂层材料与电解质之间的反应活性，对于获得合适的涂层候选材料至关重要。在此，我们通过第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，研究了碳酸乙烯酯（EC）在原始、含氧空位和含锌空位缺陷的 ZnO (10-10) 表面上的吸附与分解反应。我们从热力学和动力学角度研究了可能的分解路径，包括 H 提取和导致生成 CO2 和 C2H4 气体的 EC 开环反应。首先，我们发现分子 EC 优先通过其羰基氧（OC）与表面 Zn 之间的键合，吸附在原始和含缺陷的 ZnO (1010) 表面上。其次，随后的分解反应表明，EC 在原始和含缺陷的 ZnO (10-10) 表面上均有很大的分解倾向。这一倾向由分解 EC 的巨大热力学驱动力所指示，在原始和含缺陷的 ZnO (10-10) 上，该驱动力范围从 -1.5 eV 到 -2.5 eV（相对于 EC 气相计算）。然而，EC 分解的巨大倾向受到 EC 分解高活化势垒的阻碍，表现为在 Zn 空位缺陷 ZnO (10-10) 上的最低活化势垒为 0.96 eV。因此，我们的结果表明，EC 在 ZnO (10-10) 上的分解主要受限于其缓慢的分解速率，而非热力学因素。
引用
@article{arxiv.2107.11545,
title = {Ethylene Carbonate Adsorption and Decomposition on Pristine and Defective ZnO (1010) Surface: A First-Principles Study},
author = {Ganes Shukri and Bernardus Rendy and Adhitya Gandaryus Saputro and Febriyanti Veren Panjaitan and Poetri Sonya Tarabunga and Mohammad Kemal Agusta and Nadhratun Naim Mobarak and Hermawan Kresno Dipojono},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.11545},
year = {2022}
}