CO2 interaction with violarite (FeNi2S4) surfaces: a dispersion-corrected DFT study

文献情報

出版日 2018-07-16
DOI 10.1039/C8CP03430C
インパクトファクター 3.676
著者

Sergio Posada-Pérez, David Santos-Carballal, Umberto Terranova, Alberto Roldan, Francesc Illas


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要旨

The unbridled emissions of gases derived from the use of fossil fuels have led to an excessive concentration of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere with concomitant problems to the environment. It is therefore imperative that new cost-effective catalysts are developed to mitigate the resulting harmful effects through the activation and conversion of CO2 molecules. In this paper, we have used calculations based on the density functional theory (DFT), including two semi-empirical approaches for the long-range dispersion interactions (-D2 and -D3), to explore the interaction of CO2 with the surfaces of spinel-structured violarite (FeNi2S4). This ternary sulfide contains iron ions in the highest possible oxidation state, while the nickel atoms are in the mixed 2+/3+ valence state. We found that CO2 interaction with violarite is only moderate due to the repulsion between the oxygen lone pairs and the electronic clouds of the sulfur surface atoms. This suggests that the CO2 activation is not dictated by the presence of nickel, as compared to the pure iron-isomorph greigite (Fe3S4). These results differ from findings in (Ni,Fe) ferredoxin enzymes, where the Ni/Fe ratio influences the redox potential, which suggests that the periodic crystal structure of violarite may hinder its redox capability.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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