| 理论探究水溶液条件对TMNxCy催化氮还原性能的增强机制 |
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| 引用本文： | 熊昆,陈伽瑶,杨娜,蒋尚坤,李莉,魏子栋.理论探究水溶液条件对TMNxCy催化氮还原性能的增强机制[J].化学学报,2021,79(9):1138-1145. |
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| 作者姓名： | 熊昆 陈伽瑶 杨娜 蒋尚坤 李莉 魏子栋 |
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| 作者单位： | 重庆工商大学环境与资源学院废油资源化技术与装备教育部工程研究中心 重庆400067;华南师范大学信息光电子科技学院 广州510631;重庆大学化学化工学院 重庆401331;重庆大学化学化工学院 重庆401331 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(22078032); 国家自然科学基金(21606028); 重庆市自然科学基金(cstc2020jcyj-msxmX0345); 华南师范大学青年教师科研培育基金(20KJ10) |
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| 摘 要： | 在电化学氮还原(NRR)合成氨过程中, 为了认识真实水环境对过渡金属掺杂氮碳材料催化NRR活性的影响, 并筛选出实际催化性能最佳的构型, 本研究通过密度泛函理论(DFT)和从头算分子动力学(AIMD)相结合的方法, 对一系列不同配位形式的过渡金属掺杂氮碳催化剂(TMNxCy, TM=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn; x=1~4; y=4–x, 总共40种构型)催化NRR的热力学稳定性和实际氮还原催化活性进行了系统研究. 计算结果表明, 本工作所研究的40种催化剂结构均具有较高的热力学稳定性, 可作为实际的NRR候选催化剂. 其中, 利用隐性+显性水溶剂模拟真实水环境时, 过渡金属V掺杂形成的VN3C1结构催化NRR酶机制过程的最大吉布斯自由能变值仅为0.35 eV (在U=0 V vs. RHE时), 表现出最佳的NRR催化性能. 总体而言, 本研究采用DFT与AIMD相结合的方法, 深入地阐述了TMNxCy催化剂的实际NRR催化过程, 为实验过程做出了更为贴切的理论预测.
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| 关 键 词： | 电化学氮还原 过渡金属掺杂氮碳材料 密度泛函理论 从头算动力学 |
Theoretical Research on Catalytic Performance of TMNxCy Catalyst for Nitrogen Reduction in Actual Water Solvent |
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| Kun Xiong,Jiayao Chen,Na Yang,Shangkun Jiang,Li Li,Zidong Wei.Theoretical Research on Catalytic Performance of TMNxCy Catalyst for Nitrogen Reduction in Actual Water Solvent[J].Acta Chimica Sinica,2021,79(9):1138-1145. |
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| Authors: | Kun Xiong Jiayao Chen Na Yang Shangkun Jiang Li Li Zidong Wei |
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| Institution: | a Engineering Research Center for Waste Oil Recovery Technology and Equipment, Ministry of Education, College of Environment and Resources, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, Chinab School of Information and Optoelectronic Science and Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510631, Chinac School of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University, Chongqing 401331, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | electrochemical nitrogen reduction reaction transition-metal-doped carbon material DFT AIMD |
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