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直接還原CO₂制備甲酸是未來化學工業的重要基礎，具有重要意義。由于高活性、高選擇性電催化劑的嚴重缺乏，導致CO₂直接還原技術的發展受到限制。

基于此，中國科學院化學研究所李玉良院士等人以石墨炔（GDY）負載的金屬氧化物量子點（QDs）為理想模型，結合DFT計算和高通量篩選，確定了具有高CO₂RR活性和選擇性的目標催化劑。

理論上預測GDY負載的氧化銦量子點（InO_x/GDY）是一種具有最佳CO₂RR性能的新型異質結構電催化劑。

VASP解讀

通過DFT計算，作者研究了MO_x/GDY對CO₂RR的活性。MO_x/GDY催化劑對CO₂RR→HCOOH反應的活性由速率決定步驟的吉布斯自由能變化表示（ΔG_max），其中ΔG_max越低，表明CO₂RR→HCOOH的途徑在能量上更有利。適度的HCOO*吸附能力是實現CO₂RR→HCOOH高效過程的首選條件。當E_ads-HCOO*值約為-3.19 eV時，MO_x/GDY催化劑的催化活性最高，ΔG_max值最小。結果表明，E_ads-HCOO*是預測MO_x/GDY產生HCOOH的CO₂RR活性的良好描述符。

此外，作者比較了不同MO_x/GDY催化劑上CO₂RR→HCOOH（ΔG_max(CO₂RR→HCOOH)）和CO₂RR→CO（ΔG_max(CO₂RR→CO)）的速率決定步驟中的吉布斯自由能。在上部區域，CO₂RR→HCOOH通路更有利，而在下部區域，CO₂RR→CO途徑更有利。

結果表明，大多數MO_x/GDY催化劑表現出較高的CO₂RR選擇性，優選產生HCOOH而不是副產物CO。作者還發現MO_x/GDY催化劑的選擇性也與E_ads-HCOO*密切相關。在-3.95 eV至-2.20 eV范圍內，由于ΔG_max(CO₂RR→HCOOH)和ΔG_max(CO₂RR→CO)之間的差值幾乎為負，HCOOH的形成比CO的形成更有利。

Theoretical Prediction Leads to Synthesize GDY Supported InO_x Quantum Dots for CO₂ Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202318080.

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/04/16/70415d537b/

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