undefined

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

Publiceringsår

2023

Upphovspersoner

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

Abstrakt

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.
Visa mer

Organisationer och upphovspersoner

Jyväskylä universitet

Honkala Karoliina

Melander Marko Orcid -palvelun logo

Publikationstyp

Publikationsform

Artikel

Moderpublikationens typ

Tidning

Artikelstyp

En originalartikel

Målgrupp

Vetenskaplig

Kollegialt utvärderad

Kollegialt utvärderad

UKM:s publikationstyp

A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskrift

Publikationskanalens uppgifter

Volym

14

Artikelnummer

7607

Publikationsforum

63766

Publikationsforumsnivå

3

Öppen tillgång

Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst

Ja

Öppen tillgång till publikationskanalen

Helt öppen publikationskanal

Parallellsparad

Ja

Övriga uppgifter

Vetenskapsområden

Kemi

Nyckelord

[object Object],[object Object]

Publiceringsland

Förenade kungariket

Förlagets internationalitet

Internationell

Språk

engelska

Internationell sampublikation

Ja

Sampublikation med ett företag

Nej

DOI

10.1038/s41467-023-43300-4

Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling

Ja