Theoretical analysis of transition-metal catalysts for formic acid decomposition

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 4, 2014, Pages 1226-1233

  Yoo, Jong Suk ^a   Abild Pedersen, Frank ^b   Nørskov, Jens K ^a,b   Studt, Felix ^b  

^a Stanford University   (United States)

^b SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

Author keywords

catalyst; density functional theory; descriptor based analysis; first principles analysis; formic acid decomposition; hydrogen production; hydrogen storage; interpolation; microkinetic model; scaling relation

Indexed keywords

DESCRIPTORS; FIRST PRINCIPLES; FORMIC ACID DECOMPOSITIONS; MICROKINETIC MODELING; SCALING RELATIONS;

ADSORPTION; CATALYSTS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROGEN PRODUCTION; HYDROGEN STORAGE; INTERPOLATION; TRANSITION METALS;

FORMIC ACID;

EID: 84898073542     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs400664z     Document Type: Article

References (51)

1. Turner, J. A. Science 2004, 305, 972-974
2. Schlapbach, L.; Züttel, A. Nature 2001, 414, 353-358
3. Navarro, R. M.; Pena, M. A.; Fierro, J. L. G. Chem. Rev. 2007, 107, 3952-3991
4. Felderhoff, M.; Weidenthaler, C.; von Helmolt, R.; Eberle, U. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2643-2653
5. Enthaler, S.; von Langermann, J.; Schmidt, T. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1207-1217
6. Grasemann, M.; Laurenczy, G. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8171-8181
7. Boddien, A.; Gärtner, F.; Federsel, C.; Sponholz, P.; Mellmann, D.; Jackstell, R.; Junge, H.; Beller, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6411-6414
8. Bi, Q.-Y.; Du, X.-L.; Liu, Y.-M.; Cao, Y.; He, H.-Y.; Fan, K.-N. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8926-8933
9. Boddien, A.; Junge, H. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 265-266
10. Hull, J. F.; Himeda, Y.; Wang, W.-H.; Hashiguchi, B.; Periana, R.; Szalda, D. J.; Muckerman, J. T.; Fujita, E. Nat. Chem. 2012, 4, 383-388
11. Tang, Y.; Roberts, C. A.; Perkins, R.; Wachs, I. E. Revisiting Formic Acid Decomposition on Bulk Metallic Catalysts. Presented at the 23rd North American Catalysis Society Meeting, Louisville, KY, June 2-7, 2013, Paper No. O-Tu-Seg-8.
12. Bulushev, D. A.; Beloshapkin, S.; Ross, J. R. H. Catal. Today 2010, 154, 7-12
13. Solymosi, F.; Koós, á.; Liliom, N.; Ugrai, I. J. Catal. 2011, 279, 213-219
14. Huang, Y.; Zhou, X.; Yin, M.; Liu, C.; Xing, W. Chem. Mater. 2010, 22, 5122-5128
15. Zhou, X.; Huang, Y.; Xing, W.; Liu, C.; Liao, J.; Lu, T. Chem. Commun. 2008, 30, 3540-3542
16. Tedsree, K.; Li, T.; Jones, S.; Chan, C. W. A.; Bagot, P. A. J.; Marquis, E. A.; Smith, G. D. W.; Yu, K. M. K.; Tsang, S. C. E. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 302-307
17. Zhang, S.; Metin, O.; Su, D.; Sun, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1-5
18. Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Bligaard, T.; Sørensen, R. Z.; Christensen, C. H.; Nørskov, J. K. Science 2008, 320, 1320-1322
19. Behrens, M.; Studt, F.; Kasatkin, I.; Kühl, S.; Hävecker, M.; Abild-Pedersen, F.; Zander, S.; Girgsdies, F.; Kurr, P.; Kniep, B.-L.; Tovar, M.; Fischer, R. W.; Nørskov, J. K.; Schlögl, R. Science 2012, 336, 893-897
20. Jones, G.; Jakobsen, J. G.; Shim, S. S.; Kleis, J.; Andersson, M. P.; Rossmeisl, J.; Abild-Pedersen, F.; Bligaard, T.; Helveg, S.; Hinnemann, B.; Rostrup-Nielsen, J. R.; Chorkendorff, I.; Sehested, J.; Nørskov, J. K. J. Catal. 2008, 259, 147-160
21. Greeley, J.; Mavrikakis, M. Nat. Mater. 2004, 3, 810-815
22. Grabow, L. C.; Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Petzold, V.; Kleis, J.; Bligaard, T.; Nørskov, J. K. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 4601-4605
23. Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Wu, Q.; Jensen, A. D.; Temel, B.; Grunwaldt, J.-D.; Nørskov, J. K. J. Catal. 2012, 293, 51-60
24. Bahn, S. R.; Jacobsen, K. W. Comput. Sci. Eng. 2002, 4, 56-66
25. Laasonen, K.; Car, R.; Lee, C.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1991, 43, 6796-6799
26. Hammer, B.; Hansen, L. B.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. B 1999, 59, 7413-7421
27. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50
28. Chadi, D. J. Phys. Rev. B 1977, 16, 1746-1747
29. Abild-Pedersen, F.; Andersson, M. P. Surf. Sci. 2007, 601, 1747-1753
30. Jacobsen, K. W.; Jonson, H.; Mills, G. Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations. In Proceedings of the International School of Physics, Lerici, Italy, July 7-18, 1997; Berne, B. J.; Coker, D. F.; Ciccotti, G., Eds.; World Scientific Publishing Company: Singapore, 1998.
31. Wellendorff, J.; Lundgaard, K. T.; Møgelhøj, A.; Petzold, V.; Landis, D. D.; Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Jacobsen, K. W. Phys. Rev. B 2012, 85, 235149
32. Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Varley, J. B.; Nørskov, J. K. Catal. Lett. 2013, 143, 71-73
33. Peterson, A. A.; Abild-Pedersen, F.; Studt, F.; Rossmeisl, J.; Nørskov, J. K. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1311-1315
34. Li, S. J.; Zhou, X.; Tian, W. Q. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 11745-11752
35. Zhang, R.; Liu, H.; Wang, B.; Ling, L. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 22266-22280
36. Duan, S.; Ji, Y.-F.; Fang, P.-P.; Chen, Y.-X.; Xu, X.; Luo, Y.; Tian, Z.-Q. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 4625-4633
37. Grabow, L. C.; Gokhale, A. A.; Evans, S. T.; Dumesic, J. A.; Mavrikakis, M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4608-4617
38. Grabow, L. C.; Mavrikakis, M. ACS Catal. 2011, 1, 365-384
39. Gokhale, A. A.; Dumesic, J. A.; Mavrikakis, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1402-1414
40. Abild-Pedersen, F.; Greeley, J.; Studt, F.; Rossmeisl, J.; Munter, T. R.; Moses, P. G.; Skúlason, E.; Bligaard, T.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 016105
41. Jones, G.; Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Nørskov, J. K.; Bligaard, T. Chem. Eng. Sci. 2011, 66, 6318-6323
42. Wang, S.; Petzold, V.; Tripkovic, V.; Kleis, J.; Howalt, J. G.; Skúlason, E.; Fernández, E. M.; Hvolbæk, B.; Jones, G.; Toftelund, A.; Falsig, H.; Björketun, M.; Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Rossmeisl, J.; Nørskov, J. K.; Bligaard, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 20760-20765
43. Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M.; Nørskov, J. Chemical Bonding at Surfaces and Interfaces; Elsevier Science: Amsterdam, 2011; p 532.
44. Lausche, A. C.; Hummelshøj, J. S.; Abild-Pedersen, F.; Studt, F.; Nørskov, J. K. J. Catal. 2012, 291, 133-137
45. Ojeda, M.; Iglesia, E. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 121, 4894-4897
46. Kleis, J.; Greeley, J.; Romero, N. A.; Morozov, V. A.; Falsig, H.; Larsen, A. H.; Lu, J.; Mortensen, J. J.; Duak, M.; Thygesen, K. S.; Nørskov, J. K.; Jacobsen, K. W. Catal. Lett. 2011, 141, 1067-1071
47. Li, L.; Larsen, A. H.; Romero, N. A.; Morozov, V. A.; Glinsvad, C.; Abild-Pedersen, F.; Greeley, J.; Jacobsen, K. W.; Nørskov, J. K. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 222-226
48. Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Rossmeisl, J.; Christensen, C. H. Nat. Chem. 2009, 1, 37-46
49. Hansgen, D. A.; Vlachos, D. G.; Chen, J. G. Nat. Chem. 2010, 2, 484-489
50. Jacobsen, C. J.; Dahl, S.; Clausen, B. S.; Bahn, S.; Logadottir, A.; Nørskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8404-8405
51. Yoo, J. S.; Kim, H.; Joh, H.; Kim, H. T.; Moon, S. H. Int. J. Hydrogen Energy 2011, 36, 1930-1938