一氧化碳分子在铜表面过渡金属替代杂质上的多重吸附
材料科学
2025-08-12 v1 化学物理
摘要
铜基催化剂对于二氧化碳电化学还原（CO2RR）特别令人感兴趣，因为可以形成CO以外的产物。为了提高活性和选择性，一些研究集中于添加其他元素作为替代杂质。尽管单个CO分子的吸附常被用作CO2RR活性的描述符，但我们最近使用RPBE泛函的计算表明，多个CO分子可以结合到第一行过渡金属杂质上。在这里，我们将研究扩展到第二行过渡金属，并扩展到明确包含色散相互作用的泛函BEEF-vdW。发现第一个CO分子在杂质原子上的结合能显著大于在清洁Cu(111)和Cu(100)表面上的结合能，但随着更多CO分子的吸附，微分结合能通常会下降。发现色散相互作用对结合能有显著贡献，特别是对于最后一个且结合最弱的CO分子，即最有可能参与CO2RR的那个分子。在某些情况下，四个CO吸附分子在杂质原子上的结合比在清洁铜表面上更强。CO的吸附导致杂质原子的位置向外移动，在某些情况下，甚至从表面层逸出。计算了C-O伸缩频率，以识别多重CO吸附可能的实验特征。
引用
@article{arxiv.2508.07858,
title = {Multiple Adsorption of CO Molecules on Transition Metal Substitutional Impurities in Copper Surfaces},
author = {Magnus A. H. Christiansen and Wei Wang and Elvar Ö. Jónsson and Giancarlo Cicero and Hannes Jónsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.07858},
year = {2025}
}