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Computational prediction of Mo_(2)@g-C_(6)N_(6) monolayer as an efficient electrocatalyst for N_(2) reduction

Chinese Chemical Letters 2022年第10期33卷 4623-4627页

作者： Jiajun Wang Mengyao Shi Guolin Yi Lu Wang Shulai Lei Ke Xu Shujuan Li Jianshuai Mu Tianjin Key Laboratory of Structure and Performance for Functional Molecules College of ChemistryTianjin Normal UniversityTianjin 300387China Hubei Key Laboratory of Low Dimensional Optoelectronic Materials and Devices Hubei University of Arts and ScienceXiangyang 441053China Institute of Mathematics Free University of BerlinBerlin D-14195Germany

Electrocatalytic nitrogen reduction reaction(NRR)is an environmentally friendly method for sustainable ammonia synthesis under ambient *** for efficient NRR electrocatalysts with high activity and selectivity is currently urgent but remains great ***,we systematically investigate the NRR catalytic activities of single and double transition metal atoms(TM=Fe,Co,Ni and Mo)anchored on g-C_(6)N_(6) monolayers by performing first-principles *** on the stability,activity,and selectivity analysis,Mo_(2)@g-C_(6)N_(6) monolayer is screened out as the most promising candidate for *** exploration of the reaction mechanism demonstrates that the Mo dimer anchored on g-C_(6)N_(6) can sufficiently activate and efficiently reduce the inert nitrogen molecule to ammonia through a preferred distal pathway with a particularly low limiting potential of -0.06 *** addition,we find that Mo_(2)@g-C_(6)N_(6) has excellent NRR selectivity over the competing hydrogen evolution reaction,with the Faradaic efficiency being 100%.Our work not only predicts a kind of ideal NRR electrocatalyst but also encouraging more experimental and theoretical efforts to develop novel double-atom catalysts(DACs)for NRR.

关键词： g-C_(6)N_(6)monolayer Double-atom catalysts Nitrogen reduction reaction Hydrogen evolution reaction limiting potential Density functional theory

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