Aller au contenu principal
2025 article

From Dopant Periodicity to Asymmetric Sites: Steering C─C Coupling in Single‐Atom Alloy Catalysts for Electrochemical CO 2 Reduction

0Citations signalées, ce qui n’est pas une note de qualité
4Institutions déclarées
3Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn, au, sg. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Abstract The electrochemical reduction of CO 2 into multicarbon (C 2⁺ ) products is a promising strategy for producing sustainable fuels and chemicals, but conventional Cu catalysts suffer from poor selectivity and limited efficiency. Single‐atom alloys (SAAs), in which isolated dopants are incorporated into a Cu host, offer an atomic‐scale platform to modulate surface chemistry. Here we report a systematic theoretical investigation of 29 Cu‐based SAAs, combining grand‐canonical density functional theory, surface Pourbaix diagrams, and constant‐potential ab initio molecular dynamics with explicit solvation. We uncover a general non‐monotonic periodic trend in adsorbate binding strength—strong → weak → strong—arising from dopant‐induced perturbations of the Cu electronic structure. This universal trend provides a guiding principle: asymmetric active sites, formed by the coexistence of strong‐ and weak‐binding motifs, enable more favorable *CO–*CO coupling and thereby enhance selectivity toward C 2⁺ products. Importantly, we identify net electron transfer from dopant to host as an effective and easily computable descriptor for rapidly screening SAA candidates with low C─C coupling barriers. Guided by this framework, we highlight ScCu, VCu, ZrCu, NbCu, and TaCu as promising SAAs, exhibiting suppressed hydrogen evolution, electrochemical robustness, and efficient C─C bond formation. In particular, NbCu(111) displays a low C─C coupling barrier of 0.87 eV and a thermodynamically viable pathway to ethanol, confirmed under realistic electrolyte conditions. These findings establish atomic‐scale asymmetry as a general design paradigm for advancing SAAs catalysts in CO 2 electroreduction.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
From Dopant Periodicity to Asymmetric Sites: Steering C─C Coupling in Single‐Atom Alloy Catalysts for Electrochemical CO <sub>2</sub> Reduction
Date Crossref
26/11/2025
Éditeur
Wiley
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

CO2 Reduction Techniques and CatalystsElectrocatalysts for Energy ConversionCatalysts for Methane Reforming

BNTIC News n’est pas le producteur de ces données. Les publications sont interrogées à la demande dans Crossref, OpenAIRE, DOAJ, Europe PMC, HAL, DataCite, AfricArXiv, ROR et la Banque mondiale, sans clé d’accès. OpenAlex reste optionnel. Aucun service payant n’est nécessaire et aucune donnée externe n’est enregistrée en base. Consulter les sources et leurs limites.