Novel joint catalytic properties of Fe and N co-doped graphene for CO oxidation

文献情報

出版日 2020-11-20
DOI 10.1039/D0CP05683A
インパクトファクター 3.676
著者

Hongbo Wang, Jinxiang Liu, Jinghua Guo, Xuedong Ou, Xike Wang


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要旨

Using density functional theory, we have performed detailed calculations of the joint catalytic activity of graphene co-doped with Fe and N atoms. The Fe atom can be located on single vacancy graphene and acts as the active site. Due to the strong attraction of the Fe ion, the O–O bond length of the O2 molecule is elongated, which decreases the bonding energy between the O atoms. The energy barrier of CO oxidization is 0.84 eV. When N atoms are doped into the graphene, the interactions between the Fe ions and O2 molecules are stronger, and the O–O bond lengths are elongated further, which makes the desorption of the quasi-CO2 molecule easier. The energy barriers are reduced to 0.62 eV, 0.49 eV, and 0.33 eV for graphene doped with one, two and three N atoms, respectively. The O atom remaining on the Fe ion can form a CO2 molecule with an additional CO molecule. The produced CO2 molecule can be released with a small or even zero energy barrier by adsorbing an O2 molecule. The adsorbed O2 molecule is then involved in the next reaction process, and the material can be used as a recycled catalyst.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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