氮单空位六方氮化硼二维单层材料作为 CO2 还原反应的高效电催化剂
材料科学
2024-04-16 v1
摘要
通过电催化 CO2 还原反应（CO2RR）将废弃的二氧化碳（CO2）气体转化为有价值的产品和燃料是一种很有前景的方法。CO2RR 缓慢的动力学要求开发电催化剂设计的新策略。二维（2D）材料因其独特的电子和结构性质而成为 CO2RR 的有希望的候选者。本研究采用基于第一性原理的 DFT-D 方法，研究了缺陷型二维氮化硼单层材料对 CO2RR 的电催化能力。在二维单层本征六方氮化硼中引入具有氮空位的特定缺陷（VN_d-BN），可以通过将本征 hBN 的电子带隙从 6.23 eV 降低到 3.0 eV，来有效激活 CO2 分子以进行氢化。因此，VN_d-BN 材料可以作为宽带隙半导体。我们的研究结果表明，二维单层 VN_d-BN 中的缺陷区域作为 CO2 吸附和活化的活性位点（硼）。一旦 CO2 分子被吸附在催化表面上，随后的氢化步骤就会依次发生。我们的结果表明，OCHO* 路径最有利于 CH4 的生成。因此，二维单层 VN_d-BN 材料作为 CO2RR 的低成本催化剂具有广阔的前景，并且它提供了一种可行的替代品，以取代昂贵的铂催化剂。
引用
@article{arxiv.2404.09340,
title = {Nitrogen-monovacancy (VN) Hexagonal Boron Nitride 2D Monolayer Material as an Efficient Electrocatalyst for CO2 Reduction Reaction},
author = {Lokesh Yadav and Srimanta Pakhira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.09340},
year = {2024}
}
备注
33 pages