分會(huì)

第三十三分會(huì)：基礎(chǔ)電化學(xué)

摘要

電化學(xué)技術(shù)因其高效、環(huán)保、易操控等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是未來全球綠色能源系統(tǒng)的重要組成部分。我們借助第一性原理計(jì)算，主要圍繞以下三個(gè)應(yīng)用開展新型二維單層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和搜索工作：(1)金屬離子電池負(fù)極材料，金屬離子電池由于其高能量密度、高比容量、高工作電壓、長循環(huán)壽命、高轉(zhuǎn)換效率和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于便攜式小型電子設(shè)備。而提升金屬離子電池負(fù)極材料的能量密度，是使其能夠應(yīng)用于大型能量存儲(chǔ)設(shè)備的前提。針對(duì)此課題，我們借助CALYPSO程序搜索得到的純平面多孔的NiC3和B7P2二維單層材料，總結(jié)了二維單層材料作為金屬離子電池負(fù)極材料應(yīng)具備的三個(gè)基本特征：純平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、均勻分散的孔洞和恰當(dāng)?shù)目壮叽纭?2)還原CO2到高能量附加值的多碳產(chǎn)物的高性能電催化劑，尋找能夠促進(jìn)C-C鍵偶合、提升催化活性和選擇性的電催化劑是CO2還原到C2產(chǎn)物的關(guān)鍵科學(xué)問題，其對(duì)于解決能源危機(jī)與環(huán)境問題均具有十分重要的意義。針對(duì)此課題，我們借助于含有多催化位點(diǎn)的Ni2B5單層材料，再次重申CO分子在不同催化位點(diǎn)之間的有效遷移是降低C-C鍵偶合能壘和提升催化活性不可忽略的重要前提。(3)還原N2到NH3的長距離異核雙原子電催化劑，尋找能夠高效活化N2并抑制氫還原副反應(yīng)的電催化劑對(duì)于全球糧食生產(chǎn)和多種高附加值工業(yè)具有重要的意義。針對(duì)此課題，我們借助于高通量篩選，論證含有長距離的、異核的、雙催化位點(diǎn)的MM’B7單層材料能夠有效促進(jìn)N2的活化和極化，提升N2還原的催化活性，抑制氫還原副反應(yīng)。

關(guān)鍵詞

二維材料;金屬離子電池;CO遷移;C-C鍵偶合;N2電催化還原

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