Computational Criteria for Hydrogen Evolution Activity on Ligand-Protected Au25-Based Nanoclusters
Julkaisuvuosi
2023
Tekijät
López-Estrada, Omar; Mammen, Nisha; Laverdure, Laura; Melander, Marko M.; Häkkinen, Hannu; Honkala, Karoliina
Tiivistelmä
The hydrogen evolution reaction (HER) is a critical reaction in addressing climate change; however, it requires catalysts to be generated on an industrial scale. Nanomaterials offer several advantages over conventional HER catalysts, including the possibility of atomic precision in tailoring the intrinsic activity. Ligand-protected metal clusters, such as the thiolate-protected MAu24(SR)18 (where M is Au, Cu, Pd), are of particular interest as not only are they electrocatalytically active toward HER, but the charge state and composition can be precisely tuned. Here, we present a comprehensive computational study examining how the charge state and dopants affect the catalytic activity of [MAu24(SCH3)18]q toward the Volmer step of the HER. Assuming an adsorbed hydrogen atom to be the key intermediate, then, according to the Sabatier principle, the H adsorption energy should be nearly thermoneutral for an ideal HER catalyst. Our results show that adsorption energies alone are an insufficient criterion to identify a promising catalytic material; experimentally relevant redox potentials, the corresponding catalyst’s charge states, and the kinetic barriers should also be considered. Notably, this work explains the relative activity of MAu24(SR)18 (M = Au, Cu, Pd) clusters reported by Kumar et al. (Nanoscale 2020, 12, 9969). Our results validate a more thorough computational approach that includes charge and redox potential to understand and screen electrocatalytically active nanoclusters.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti
Kustantaja
Volyymi
13
Numero
13
Sivut
8997-9006
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
3
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Kemia
Avainsanat
[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1021/acscatal.3c01065
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä