PofoliaPofolia ile paylaşıldı

The Journal of Chemical Physics· 2026Q1

Cu(111) yüzeyinde CO'nun elektrokimyasal indirgenmesinin mekanizmasında nükleer kuantum etkilerinin yeniden incelenmesi

Revisiting nuclear quantum effects on the mechanism of electrochemical reduction of CO at Cu(111) surface

Xiaolong Yang, Shenzhen Xu

Kısa özet

Nükleer kuantum etkileri (NQE'ler), Cu(111) üzerinde *CHO oluşumunun baskın proton-eşli elektron transfer (PCET) yolu için aktivasyon serbest enerjisini kuantum bariyerine kıyasla %30 (0.12 eV) azaltarak reaksiyon hızları üzerinde önemli bir etki olduğunu göstermektedir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Cu(111) üzerinde *CHO oluşumu için çözünmüş protonlar, PCET yoluyla yüzey *H atomlarından daha ana hidrojen kaynağıdır.
  • NQE'ler, PCET adımının aktivasyon serbest enerjisini kuantum bariyerine kıyasla %30 (0.12 eV) azaltır.
  • *COH, -0.4 V vs SHE ve 300 K'de *CO ve H3O+ içine ayrışan kararsız bir ara üründür.
  • Doğru modelleme, açık çözücü etkileri, sabit potansiyel ve NQE'leri gerektirir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

The initial hydrogenation step of *CO on Cu(111) dictates product selectivity in electrochemical CO2 reduction, yet its mechanism remains controversial. Here, at an acidic aqueous Cu(111) interface, we systematically compute the free energy profiles for *CHO and *COH formation via multiple pathways, including direct *H transfer, water-assisted shuttling, and proton-coupled electron transfer (PCET), using machine learning force fields to enable statistical sampling within a grand canonical constrained path integral hybrid Monte Carlo framework that incorporates constant electrode potential, explicit solvation, and nuclear quantum effects (NQEs). At the investigated potential of U = −0.4 V vs SHE and 300 K, *COH does not remain a stable intermediate within the present explicit-solvent Cu(111) model and spontaneously dissociates into *CO and solvated H3O+. For *CHO formation, solvated protons are identified as the primary hydrogen source, predominantly proceeding via the PCET pathway. Surface-adsorbed *H atoms can also reduce *CO, but only through a two-step water-assisted shuttling mechanism rather than concerted transfer. Incorporating NQEs, the activation free energy of the PCET step exhibits a 30% reduction (by 0.12 eV) relative to the quantum barrier, indicating a non-negligible difference in the estimated reaction rate. This work highlights the synergistic importance of explicit solvation, constant-potential conditions, and NQEs in modeling electrochemical interfaces.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. The Journal of Chemical Physics, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Yenilenebilir Enerji, Sürdürülebilirlik ve Çevre

Renewable Energy, Sustainability and the EnvironmentEnergy