Gas-Phase Errors Affect DFT-Based Electrocatalysis Models of Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide

Autor(es)

Almeida, Michell O. ; Kolb, Manuel J. ; Lanza, Marcos R., V ; Illas, Francesc ; Calle-Vallejo, Federico

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CHEMELECTROCHEM; v. 9, n. 12, p. 7-pg., 2022-05-13.

Resumo

Electrochemical production of H2O2 is more benign and affordable than the conventional route, yet its adoption requires the discovery of robust, cost-effective catalysts. DFT-based models lead to conspicuous breakthroughs but had some known limitations, for instance the poor description of molecules with certain chemical bonds. Here, the errors in H2O2 and O-2 displayed by various GGAs, meta-GGAs and hybrids were assessed and semi empirically corrected. The errors in O-2 with respect to experiments were in the range of -0.95 to -0.22 eV, whereas those in H2O2 spanned from -0.53 to -0.04 eV. Thus, single and double O-O bonds were poorly described in general, and the errors were nearly twice as negative for double bonds. Furthermore, these errors introduced large deviations in the predictions of free energies for O-2 reduction to H2O2, and the equilibrium potentials and optimal adsorption energies of *OOH could either be sizably overestimated or underestimated. (AU)

• Processo FAPESP: 20/03166-0 - Estudo computacional de estruturas de carbono amorfo modificadas com nanopartículas de óxidos metálicos para eletrogeração de peróxido de hidrogênio
• Beneficiário: Michell de Oliveira Almeida
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/19103-8 - Estudo Computacional das Propriedades Eletroquímicas Relacionadas com a Degradação de Interferentes Endócrinos
• Beneficiário: Michell de Oliveira Almeida
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 16/19612-4 - Degradação dos desreguladores endócrinos carbofurano, metilparabeno e propilparabeno via H2O2 eletrogerado e processos associados (H2O2 eletrogerado/UV, eletro-Fenton e fotoeletro-Fenton)
• Beneficiário: Paulo Jorge Marques Cordeiro Junior
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto