Pd/Pt 嵌入 CN 单层作为 CO 氧化的高效催化剂
化学物理
2020-01-08 v1
摘要
基于二维材料的单原子催化剂（SACs）被证实在许多催化反应中具有高效性。本工作中，通过自旋极化密度泛函理论计算，研究了 Pd/Pt 嵌入平面氮化碳（CN）对 CO 氧化的催化性能。我们发现，由于 Pd/Pt 的 d 轨道与相邻 N 的 2p 轨道之间的强杂化，Pd/Pt 可牢固锚定在多孔 CN 单层上。由此产生的高吸附能和大扩散势垒，确保了催化剂 Pd/Pt@CN 在 CO 氧化反应中的显著稳定性。三种不同的 CO 反应机理，即 Eley-Rideal（ER）、Langmuir-Hinshelwood（LH）和三分子 Eley-Rideal（TER）机理，被加以比较考量。有趣的是，Pd@CN 上的氧化反应倾向于通过较少见的 TER 机理进行，其中两个 CO 分子和一个 O2 分子需跨越 0.48 eV 的小反应势垒，并最终解离为两个 CO2 分子。然而，LH 机理是 Pt@CN 上最相关的机理，其限速反应势垒为 0.68 eV。此外，SAC 反应性增强的根源在于 Pd/Pt 与预吸附的 O2/CO 之间由轨道杂化引起的电子“接受—给予”相互作用。我们的发现有望拓宽碳基二维材料的催化应用。
引用
@article{arxiv.1909.11922,
title = {Pd/Pt embedded CN monolayer as efficient catalysts for CO oxidation},
author = {Yongchao Rao and Xiangmei Duan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.11922},
year = {2020}
}