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CO2 activation on bimetallic CuNi nanoparticles

Progress in Natural Science:Materials International 2016年第5期26卷 487-492页

作者： Natalie Austin brandon butina Giannis Mpourmpakis Department of Chemical Engineering University of Pittsburgh

Density functional theory calculations have been performed to investigate the structural, electronic, and CO2adsorption properties of 55-atom bimetallic Cu Ni nanoparticles（NPs） in core-shell and decorated architectures,as well as of their monometallic counterparts. Our results revealed that with respect to the monometallic Cu55and Ni55parents, the formation of decorated Cu12Ni43and core-shell Cu42Ni13are energetically favorable. We found that CO2chemisorbs on monometallic Ni55, core-shell Cu13Ni42, and decorated Cu12Ni43and Cu43Ni12,whereas, it physisorbs on monometallic Cu55and core-shell Cu42Ni13. The presence of surface Ni on the NPs is key in strongly adsorbing and activating the CO2molecule（linear to bent transition and elongation of C=O bonds）. This activation occurs through a charge transfer from the NPs to the CO2molecule, where the local metal d-orbital density localization on surface Ni plays a pivotal role. This work identifies insightful structureproperty relationships for CO2activation and highlights the importance of keeping a balance between NP stability and CO2adsorption behavior in designing catalytic bimetallic NPs that activate CO2.

关键词： Density functional theory Alloys CO2adsorption Catalysis Stability

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