氢键是单原子镍的秘密减少二氧化碳

氢键和电荷容量镍原子的秘密“杰出的能力降低二氧化碳,研究人员发现。理解反应机理更可能导致更有效的催化剂将二氧化碳转化为有用的化学物质——就像燃料或材料,减少我们对化石燃料的依赖,产生的气体加剧了气候变化。

利用电化学减少二氧化碳一氧化碳是很棘手的,因为反应的潜力非常类似于制氢。“单原子镍碳是一个伟大的解决方案——这是一个丰富的金属在一个廉价的导电支持和提供极大的原子效率,”解释道Nuria洛佩兹,加泰罗尼亚的理论化学研究所的化学家,西班牙,谁没有参与这项研究。但到目前为止,化学家们未能解释为什么镍是如此擅长有利于二氧化碳转换在竞争反应。

以前的计算计算忽略一些非常重要的因素,”说,这项研究的领导者刘模块来自美国德克萨斯大学奥斯汀分校。我们的方法考虑方面如氢键和表面净电荷,电化学反应的关键。

在从头开始分子动力学,刘翔的团队发现了一些中间体的二氧化碳转换成一氧化碳是高度极性,与周围的水分子相互作用强烈。这些强大的交互-氢键和强烈的电荷效应可以解释镍催化的高选择性对减少二氧化碳,”刘说。析氢反应的中间体往往是中性的物种——他们不与水形成氢键。“表面电荷是关键活动,”言论。如果这个网站有高电荷的能力,它可以携带更多的净电子电荷,加速电化学反应。

洛佩斯认为这项研究提供了一个有趣的解决方案超越经典的密度泛函理论方法。的计算化学家使用相同的技术已经超过10年,与分子动力学和香料,是下一步需要,”她说。

分子动力学计算代表系统更好,但需要数量级更多的计算能力,洛佩兹补充道。她解释说,以前的方法使用“特别的修正”,只有估计电荷的相互作用的影响,包括氢键。“氢键太动态模拟,用电脑很复杂,”刘解释道。

然而,洛佩兹说,这些结果需要在实验室通过实验证实。进一步的研究将比较结果光谱指纹和识别真正的活跃的网站。单原子催化活性位点物种形成是关键的,”她说。这是一个有趣的概念证明,但额外的实验需要证明建议的活性物种在计算电化学条件下是稳定的。