氮及金属原子共掺杂石墨烯电催化还原二氧化碳反应的第一性原理研究文献综述

 2024-06-19 09:06
摘要

大气中二氧化碳(CO2)浓度的持续上升导致了日益严重的全球变暖和能源危机,这促使人们迫切需要寻求可持续和环保的解决方案。

电化学CO2还原反应(CO2RR)利用可再生电力将CO2转化为增值化学品和燃料,为解决这些挑战提供了一条很有前景的途径。

其中,开发高效、稳定、廉价的电催化剂是实现CO2RR大规模应用的关键。

石墨烯由于其独特的二维结构、优异的导电性、大的比表面积和可调节的电子结构,作为一种很有前景的CO2RR电催化剂材料受到了广泛关注。

然而,原始石墨烯的催化活性较低,限制了其应用。

为了提高石墨烯的催化性能,研究者们探索了多种改性策略,其中杂原子掺杂和金属原子负载被证明是有效的策略。

特别是,氮(N)原子和金属原子共掺杂石墨烯可以协同调节石墨烯的电子结构和表面性质,从而优化CO2RR中间体的吸附/脱附行为,进而提高催化活性和选择性。


本综述旨在从第一性原理计算的角度,全面概述氮和金属原子共掺杂石墨烯电催化还原CO2反应的研究进展。

首先,我们将介绍CO2RR的背景、挑战以及石墨烯基材料在CO2RR中的应用。

其次,我们将重点关注氮和金属原子共掺杂石墨烯的电子结构、CO2吸附行为以及CO2RR反应机理。

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