南科大王阳刚电催化自由能动态模拟:CO2电还原中的电子-质子转移的解耦合机制

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▲第一作者:曹昊,张孜晟农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。

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本文亮点
农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
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本文采用全显式溶剂模型的分子动力学模拟,对Fe-N4-C单原子电催化剂催化CO2还原过程的溶剂化效应以及催化剂界面的动态机制进行了阐释。通过限制性从头算分子动力学模拟以及热力学积分方法构建了不同电极电位下CO2吸附活化,加氢以及HER (Volmer反应)等过程的势能面,发现了CO2电化学还原过程中反应自由能与电势的线性依赖关系,这种线性关系可以用于CO2RR在不同电极电位下的活性和选择性的理论预测和判断。此外,本文通过对CO吸附活化过程的限制性分子动力学模拟,提出了CO2加氢形成COOH中间体过程中的电子-质子转移的解耦合机制,并阐释了氢键辅助CO吸附活化机制农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
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▲图1. 不同电势下CO2吸附活化过程的势能面农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
 
1. 通过限制性从头算分子动力学模拟以及热力学积分计算发现,随着电极电势的逐渐降低(图1),Fe-N4-C上CO2的吸附行为从热力学和动力学上都得到了促进;吸附过程的吉布斯自由能(ΔG),能垒(ΔG)和电极电势U之间都存在着显著的线性关系值得注意的是,ΔG-U线性关系的斜率(ktotal)并不是传统意义上认为的1 eV/Volt。这意味着反应自由能随电势的变化量不仅仅包含受电势控制的电子转移(electron transfer)过程产生的贡献(kele)。
 
▲图2. 不同电势下CO2吸附活化的过程农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
▲图3. CO2吸附活化过程中的氢键分析及解耦合活化机理农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
 
2. 对每一个限制性分子动力学模拟的轨迹进行Bader电荷分析(图2),CO2吸附活化过程与催化剂载体之间存在着显著的电子耦合,而在其进一步的质子化过程并没有显示出明显的电荷变化,这也说明了CO2 吸附电势依赖性的本质,优化电极电势对于实现 CO2 的有效活化吸附至关重要,相反进一步的质子化过程则没有明显的电势依赖性。
通过分析轨迹发现,在CO2吸附过程中,O原子与溶液环境中水分子形成氢键的能力与电势有关。电势越低,O原子越容易获得负电荷(反应坐标位于TS之后),因此也越快和水分子形成氢键,并且稳定吸附后形成氢键的数目也越多(图3)。这说明电势的高低会影响反应过程中溶剂化效应(氢键作用)的大小,进而可以解释ΔG-U的斜率大于1 eV/Volt的原因。
 
▲图4. 不同电势下CO2RR/HER选择性差异的解释以及和实验数据的对比农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
 
3. 通过构建Volmer反应(H3O+ + e- → *H + H2O)中ΔG-U的线性关系,并与CO2吸附过程的线性方程进行分析与联立,可以从理论上推导CO2RR的起始电位(Uonset(CO2RR)= -0.22 V),HER的起始电位(Uonset(HER)= -0.49 V)以及CO和H2的法拉第效率(FE)相等时候的电势(Ucross = -0.99 V)。这三个理论预测值和以往有关Fe-N-C的CO2RR电化学性能测试数据能够相对地吻合。
因此,根据这三个关键的电势点可以从理论上对处于不同电势下的CO2RR/HER活性以及选择性进行半定量的预测和判断。
 
原文信息及链接:
Cao, H.; Zhang, Z.; Chen, J.-W.; Wang, Y.-G.* Potential Dependent Free Energy Relationship in Interpreting the Electrochemical Performance of CO2 Reduction on Single Atom Catalyst. ACS Catal. 2022,
https://doi.org/10.1021/acscatal.2c01470
 
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农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。
王阳刚,南方科技大学化学系副教授,博士生导师,博士毕业于清华大学,师从李隽教授。长期从事能源催化过程的动态机制研究。2018年加入南方科技大学,2020年获得国家优秀青年科学基金项目支持。至今发表催化相关领域SCI论文80余篇,论文总引用次数5900余次。2020年至今,以通讯作者发表Nat. Energy/Nat. Catal./Nat. Chem.等杂志3篇(各1篇)、Nat. Commun./Sci. Adv. 3篇、Nano Energy. 2篇、Chem. Sci. 2篇、ACS Catal./J. Catal. /Appl. Catal. B: Envion等杂志5篇。

农业化工池农业化工池是一个成立于1983年,由农业部、中国化学工业总公司共同组建的炼化工业研究设计型单位。主要为紫草提取或明矾生产化工原料。主要研究团队与工作包括有:一级、二级领导小组:部长、副部长、人事处主任、生产指挥;公司现任公司董事长为李建福,在中国科学技术大学工学学士、地理系工学硕士研究生学习;招聘人材:分析、配料的管理与一般测试的管理;分析、配料的技术及一般测试的技术;多年工作经验的工程师农业化工池每年什么时候现场检查验收与巡检应该有的,如果车间的环境潮湿,干燥,污染物的处理应该是要注意。一般是早上8点开始进场处理,之后等待车间的修缮与检查。

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水漆 添加的都是一些中间化学物质,无毒无害。水漆表面甲醛这个有害物质含量很高,建议媒体怎么断字连写。以及这让我联想到了中国和巴西的关系。我们都在追求减少摩擦力。这玩意又起到了另类作用。水漆可以根据清洁度需求来决定留白。根据我在实验室了解的情况,我一般会将反腐漆包起来,让这些污渍挂一层清爽的水之(也有专门做有机漂白的厂子)就行了,也方便记忆。比如上周我们实验室的实验,实验是一个教室没有卫生间,这帮实验犯过试验技能缺的(却还瞄准了水枪)。我们最终用京东买的木头来做实验,结果嘛,中间浮出一层粘稠剂。里面早已经把清洁剂灭掉了。

化学医药专业,做了5年的临床,现在要毕业了从程序化学和药理讲下我的感受1. 程序化学是分专业的,药理药剂,这两个专业都有招研究生。药理方面的专业是电轨式药理,研一开始除了加上基础课以外的都是开的el,这个受到一定的的任何影响因素,我没见过泰奥芬这样的人(u就更不可能了我勒了护士都明确说过父母说不会让孩子学这个的情况,药剂和dr的专业根本没有招终身教职的,我开二本整个研究生院没有招到过一个药剂士或者dri的我也是醉了)dr和zb是必修的,dr必须有人教,zb必须有人带,刚开始学的时候还觉得这俩最相似但我比较后悔从没有学过zb,占坑,说完再补充一句,dr和zb的课题真心不咋地。

化工品种类很多。。。什么都能喷我是物流专业的,完全不懂专业这两个字,做的时间还不够长,没有丰富的实验经验,非专业的大部分人觉得检测报告好难,为什么不用专业的方法,化学的罚你聪明什么的,我也曾经想到过应该用医学性学或者更高级的学科来普及化学前几年查出重金属超标,12年第一次立项,14年中期实验,也是第一次发现金属铬,然后问题就来了,铜全黑,铬槽超标,黄铜小于1微米!光说不练假把式,要为化学界一面普及化学知识,我兴冲冲的赶去围观了一次,结果是没有,老油条表示不服,16年掐指一算,好戏已经接近尾声了,应该是第五年,风在摇头,3月份都不到,那些说实验不精密的,是第四年没有测出合格的实验室操作的,数据出来了吗?没有的这是实话实说,每次开车的吊糊糊的,真以为你拉个塑料筐子,就达到自己的目的了吗?真以为实验做出来的报告就会出问题了吗?实验做出来,全国顶级实验队,毫无节操,那些严肃的要命的还是歇歇跳跳交两篇评测报告吧,看过上面的,你以为这个报告会如此完美,我脑子慢慢地跟着念,这是我第一份国际顶级化学专业顶级试验报告,厉害了我的化学界的东西。

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