CO2捕集および還元のための期待される触媒としてのM3B4型MBenesの予測

要旨 高い活性と選択性を持つ新しい触媒の合理的設計は、二酸化炭素還元反応（CO2 RR）において非常に求められています。本研究では、第一原理計算を通じて、効率的なCO2捕集および還元を達成するために、二次元遷移金属ボライド（MBenes）の特性に関する広範な調査を行いました。結果は、調査されたすべてのM3B4型MBeneが顕著なCO2捕集および活性化能力を示し、これはMBene表面の孤立電子対に由来することを証明しました。それから、調査されたMBenesが活性化されたCO2をCH4に選択的に還元できることを強調します。さらに、潜在の決定中間体（*OCH2Oおよび*HOCH2O）に対する吸着エネルギーの新しい線形スケーリング関係が確立され、MBenes上のCO2 RR制限電位は、ΔG（*OCH2O）とΔG（*HOCHO）の異なる適合勾配によって決まることが示され、遷移金属と比較して著しく低い制限電位が達成できることが可能になります。特に、2つの有望なCO2 RR触媒（Mo3B4およびCr3B4 MBene）は、−0.48 Vおよび−0.66 Vという非常に低い制限電位を持ち、水素発生反応に関する競争的選択性が特定されました。我々の研究結果は、MBenesによるCO2捕集の将来の進展を容易にし、Mo3B4およびCr3B4 MBenesを新たなCO2 RR触媒としての応用を探ることに寄与します。