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来源：催化开天地收集编辑：Rose
太阳能驱动的CO2转化为高价值化学品或低碳燃料是实现全球碳中和的有希望的途径。基于此，福州大学龙金林副研究员，中国科学院物理研究所翁羽翔研究员（共同通讯作者）等人首次采用表面金属有机化学和合成后配体交换相结合的方法，制备了一系列新型的表面Ru-H联吡啶接枝纳米复合材料，并在可见光照射下，以H2为电子和质子给体，光催化CO2转化为甲烷。本文使用密度泛函理论（DFT）研究了CO2加氢的热力学反应路径，-4.84 eV的负吉布斯自由能表明CO2转化为CH4是热力学有利的过程。HCOOH的脱附能垒较高（+1.74 eV）表明CO2生成HCOOH的路径是不利的，而CH3OH较高的脱附能垒（+1.56 eV）保证了最后一步CH4的生成。此外，三个关键的反应中间体*H2COO（Ea, ΔGf = +0.23 eV），*H2CO（J, ΔGf = +0.05 eV）和*H3CO（L, ΔGf = -0.36 eV）可以通过低吉布斯自由能差（ΔGf）形成并稳定在催化剂表面。光谱研究也表明，CO2甲烷化通过经典的质子耦合电子转移（PCET）机制进行，其中吸附在TiO2 NPs表面氧空位上的CO2被从光激发的Ru-H联吡啶配合物注入的电子还原为CO2•-自由基。与Ru-H键的相互作用使CO2•-自由基稳定在TiO2表面，这对于关键中间体*HCOO和*H2COO的生成至关重要。Surface Ru-H Bipyridine Complexes-Grafted TiO2 Nanohybrids for Efficient Photocatalytic CO2 Methanation. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.2c12632.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12632.【做计算 找华算】华算科技专注DFT代算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！计算内容涉及材料结构、掺杂、缺陷、表面能、吸附能、能带、PDOS、反应路径、OER、HER、ORR、CO2RR、NRR、自由能台阶图、火山理论、d带中心、电位、容量、电导率、离子扩散、过渡态+AIMD、HOMO/LUMO、电池材料、电解液、异质结、半导体等。添加下方微信好友，立即咨询（电话/微信：13129551561）：