First Principles Study on the CO Oxidation on Mn-Embedded Divacancy Graphene.
First Principles Study on the CO Oxidation on Mn-Embedded Divacancy Graphene.
复制标题
嵌锰双空位石墨烯CO氧化的第一性原理研究
DOI：
10.3389/fchem.2018.00187
复制
发表时间：
2018
影响因子：
5.5
通讯作者：
Wu Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang Q;Zhang J;Ao Z;Huang H;He H;Wu Y
通过第一性原理计算，研究了嵌入从 Sc 到 Zn 的过渡金属的双空位 (DG) 石墨烯上的 CO 氧化机理。结果表明，O2分子优先吸附在Sc、Ti、V、Cr、Mn和Fe-DG上，可以避免许多催化剂面临的CO中毒问题，有利于CO氧化进程。进一步的研究表明，考虑到 Langmuir-Hinshelwood (LH) 和 Eley-Rideal (ER) 氧化机制，Mn-DG 对 CO 氧化表现出最佳的催化性能。沿着ER机理，第一步的反应能垒（无CO + O2预吸附→ OOCO）为0.96 eV。沿着LH机制，限速步骤（CO吸附+O2吸附→OOCO）的能垒仅为0.41 eV，表明Mn-DG上的CO氧化将沿着LH机制发生。 O2 和 CO 分子的 Hirshfeld 电荷分布由嵌入的 Mn 原子调节，并且从嵌入的 Mn 原子到吸附分子的电荷转移对于 CO 氧化起着重要作用。结果表明，嵌入Mn的双空位石墨烯是一种不含贵金属的高效CO低温氧化催化剂。
The CO oxidation mechanism on graphene with divacancy (DG) embedded with transition metal from Sc to Zn has been studied by using first principles calculations. The results indicate that O2 molecule is preferentially adsorbed on Sc, Ti, V, Cr, Mn, and Fe-DG, which can avoid the CO poisoning problem that many catalysts facing and is beneficial to the CO oxidation progress. Further study indicates that Mn-DG shows the best catalytic properties for CO oxidation with consideration of both Langmuir-Hinshelwood (LH) and Eley-Rideal (ER) oxidation mechanisms. Along the ER mechanism, the reaction energy barrier for the first step (CO free + O2 pre-adsorbed → OOCO) is 0.96 eV. Along the LH mechanism, the energy barrier for the rate limiting step (CO adsorbed + O2 adsorbed → OOCO) is only 0.41 eV, indicating that the CO oxidation on Mn-DG will occur along LH mechanism. The Hirshfeld charge distributions of O2 and CO molecules is tuned by the embedded Mn atom, and the charge transfer from the embedded Mn atom to the adsorbed molecules plays an important role for the CO oxidation. The result shows that the Mn-embedded divacancy graphene is a noble-metal free and efficient catalyst for CO oxidation at low temperature.
登录
查看更多内容
影响因子：
3
作者：
Grimme, Stefan
通讯作者：
Grimme, Stefan
影响因子：
8.6
作者：
Honkala, K;Laasonen, K
通讯作者：
Laasonen, K
影响因子：
10.8
作者：
Balandin, Alexander A.;Ghosh, Suchismita;Lau, Chun Ning
通讯作者：
Lau, Chun Ning
影响因子：
10.8
作者：
An, Wei;Pei, Yong;Zeng, X. C.
通讯作者：
Zeng, X. C.
影响因子：
56.9
作者：
Jones, John;Xiong, Haifeng;Datye, Abhaya K.
通讯作者：
Datye, Abhaya K.