undefined

Cation-induced changes in the inner- and outer-sphere mechanisms of electrocatalytic CO2 reduction

Julkaisuvuosi

2023

Tekijät

Qin, Xueping; Hansen, Heine A.; Honkala, Karoliina; Melander, Marko M.

Tiivistelmä

The underlying mechanism of cation effects on CO2RR remains debated. Herein, we study cation effects by simulating both outer-sphere electron transfer (OS-ET) and inner-sphere electron transfer (IS-ET) pathways during CO2RR via constrained density functional theory molecular dynamics (cDFT-MD) and slow-growth DFT-MD (SG-DFT-MD), respectively. Our results show without any cations, only OS-ET is feasible with a barrier of 1.21 eV. In the presence of K+ (Li+), OS-ET shows a very high barrier of 2.93 eV (4.15 eV) thus being prohibited. However, cations promote CO2 activation through IS-ET with the barrier of only 0.61 eV (K+) and 0.91 eV (Li+), generating the key intermediate (adsorbed CO). Without cations, CO2-to-CO (ads) conversion cannot proceed. Our findings reveal cation effects arise from short-range Coulomb interactions with reaction intermediates. These results disclose that cations modulate the inner- and outer-sphere pathways of CO2RR, offering substantial insights on the cation specificity in the initial CO2RR steps.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Honkala Karoliina

Melander Marko Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

14

Artikkelinumero

7607

Julkaisu­foorumi

63766

Julkaisufoorumitaso

3

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia

Avainsanat

[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdistynyt kuningaskunta

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1038/s41467-023-43300-4

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä