无掺杂及掺杂2D AlSb作为高性能CO2还原电催化剂：第一性原理研究
材料科学
2025-09-23 v2
摘要
利用2D纳米材料进行电化学CO2还原反应(CO2RR)已成为一种新兴的技术，用于减轻工业CO2排放。在本工作中，考察了原始2D AlSb以及经过Fe、Co、Ni掺杂的2D AlSb作为CO2RR电催化剂的潜在应用。我们采用密度泛函理论(DFT)研究了CO2RR中间体复合物的反应路径、过电位、稳定性、效率与选择性。实验结果表明，原始2D AlSb与掺杂2D AlSb均实现了优异的过电位：Ni掺杂的2D AlSb对HCOOH（0.12 eV）与CH4（0.28 eV）具备选择性，Fe掺杂的2D AlSb对HCHO（0.31 eV）与CH3OH（0.31 eV）具备选择性。通过施加电位与溶液pH值，成功抑制了氢演化反应(HER)。归因于掺杂Fe、Co、Ni引入了3d轨道，这些轨道导致能隙减小以及价带边缘出现态的创建。有趣的是，Fe掺杂的2D AlSb催化剂表现出最高的催化活性。原始2D AlSb与掺杂2D AlSb的卓越电催化性能使其适合作为CO2RR催化剂，为构建绿色可持续能源体系贡献力量。
引用
@article{arxiv.2509.11325,
title = {Pristine and transition metal doped 2D AlSb as high performance electrocatalyst for selective CO2 reduction: A first-principles study},
author = {Md. Mostaqul Islam and Ahmed Zubair},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.11325},
year = {2025}
}