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?曾志遠(yuǎn)/李昊Small：Ni@WTe2電催化CO2還原為HCOOH

在溫和條件下，實(shí)現(xiàn)二氧化碳（CO₂）轉(zhuǎn)化為甲酸（HCOOH）的高效轉(zhuǎn)化，是一種減少溫室氣體排放和緩解能源危機(jī)的有希望的手段。基于此，香港城市大學(xué)曾志遠(yuǎn)教授和日本東北大學(xué)李昊教授（共同通訊作者）等人報道了使用范德華校正進(jìn)行自旋極化密度泛函理論（DFT+D3）計(jì)算，以分析錨定在二碲化鎢（WTe₂）上的七種金屬（Ti、Fe、Ni、Cu、Zn、In和Sn）的催化活性單層（M@WTe₂），并篩選有利的CO₂還原途徑。

通過利用自旋極化DFT+D3計(jì)算，作者系統(tǒng)地研究了電催化CO₂RR在M@WTe₂（M=Cu、Ni、Fe、Ti、Zn、In和Sn）上的反應(yīng)機(jī)理。理論結(jié)果表明，Ni@WTe₂具有高HCOOH選擇性、具有超低限制電位（-0.11 V vs. RHE）和抑制HER性能。此外，Ni@WTe₂相對負(fù)的結(jié)合能、較高的擴(kuò)散勢壘和AIMD結(jié)果表明該體系具有出色的活性和穩(wěn)定性。

作者分析發(fā)現(xiàn)，與其他分析的單原子元素相比，Ni和吸附物的適度結(jié)合強(qiáng)度使每個質(zhì)子化步驟和最終解吸更加容易。此外，還發(fā)現(xiàn)Cu@WTe₂是一種良好的合成CH₃OH催化劑，具有相對較低的ΔG（0.38 eV）。該研究為高選擇性、高附加值產(chǎn)品HCOOH提供了一種很有前景的CO₂RR催化劑。作者希望這些發(fā)現(xiàn)有助于實(shí)驗(yàn)和理論研究，以進(jìn)一步探索先進(jìn)的2D材料作為高效的CO₂RR電催化劑。

Boosting Electrocatalytic Reduction of CO₂ to HCOOH on Ni Single Atom Anchored WTe₂ Monolayer. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202203759.

https://doi.org/10.1002/smll.202203759.

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