Lithium nitride (Li3N) formation in lithium-mediated electrochemical ammonia synthesis can be enhanced with the right proton donor
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Notice bibliographique
Résumé
Lithium-mediated electrochemical ammonia synthesis (LiMEAS) hinges on the formation of lithium nitride (Li 3 N) from dissociated nitrogen at a lithium surface. Although proton donors (PDs) are known to influence nitrogen activation, their specific role in promoting Li 3 N formation is still being investigated. Herein, we employ density functional theory (DFT) to examine the effects of 17 PDs on the stability and energetics of Li 3 N formation. We show that in the absence of PD, Li 3 N formation is consistently outcompeted by subsurface N 2 embedding and, in some cases, by surface N 2 adsorption. However, the introduction of PD species yields three distinct outcomes: (i) the PD remains intact during Li 3 N formation, (ii) the PD protonates Li 3 N, or (iii) the PD undergoes structural change. Notably, configurations in which the PD remains intact exhibited greater stability compared to subsurface embedding, driven by PD-induced surface reconstruction. We quantify this reconstruction using a two-layer displacement metric and find a strong correlation between the magnitude of displacement and the system’s overall stability. Further charge analyses show that the enhanced Li 3 N stability correlates with a greater electron transfer to nitrogen. Finally, we link the basicity , acidity and polarity of PD with the results of the formation of nitride , demonstrating that the basicity of PD promotes intact configurations Li 3 N. In contrast, higher acidity and polarity lead to protonation and alteration of PD. These insights pinpoint a region in the Kamlet–Taft β – π space where PDs remain intact and foster stable Li 3 N, informing future strategies to design more efficient LiMEAS systems.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
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| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
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