分會(huì)

第四十六分會(huì)：納米體系理論與模擬

摘要

目前Pt是氧還原反應(yīng)(ORR)最常用的催化劑，但是其價(jià)格高和儲(chǔ)量低限制了它的大規(guī)模應(yīng)用，而通過摻雜其他金屬制成Pt基合金催化劑的方法，能夠在提高催化劑活性的同時(shí)，提高Pt的利用率，因此我們對(duì)PtPd合金納米材料的ORR活性展開了研究?？紤]到Pd具有良好的儲(chǔ)氫性能，我們構(gòu)建了PtPdHx模型，并深入探討了Pt和Pd的d帶中心與ORR活性之間的相關(guān)性。結(jié)果表明，H原子的引入使得Pt和Pd的電子結(jié)構(gòu)有利于減弱PtPd合金的氧吸附能(EO*)，基于N?rskov課題組[1]的模型，PtPdHx具有更為優(yōu)異的ORR活性。整體而言，PtPdHx在調(diào)節(jié)催化劑ORR活性時(shí)，配體效應(yīng)起主導(dǎo)作用。 此外，Pt自身穩(wěn)定性較差，在反應(yīng)中會(huì)發(fā)生溶解或者團(tuán)聚，導(dǎo)致電池性能的下降。此時(shí)，利用有機(jī)物來修飾Pt(111)表面能有效地改善催化劑的穩(wěn)定性，并進(jìn)一步提高催化劑的ORR活性。據(jù)此，我們利用理論計(jì)算分析了共面Graphene/Pt(111)納米材料ORR催化活性的增強(qiáng)。通過比較Pt(111)和Graphene/Pt(111)表面的空位形成能，揭示了界面石墨化碳對(duì)Pt(111)穩(wěn)定性的影響。我們發(fā)現(xiàn)在Graphene/Pt(111)中形成Pt空位比Pt(111)更加困難，Graphenen/Pt(111)具有較高的穩(wěn)定性。另一方面，Graphene對(duì)Pt(111)的覆蓋致使Pt原子的d帶中心輕微左移，進(jìn)而氧原子與Graphenen/Pt(111)的結(jié)合弱于Pt(111)。其中Graphene/Pt(111)較弱的EO*會(huì)促使電催化過程中過電位的降低，有利于ORR過程。綜上所述，Pt(111)與Graphene的相互作用，不僅阻止了催化劑的溶解和聚集，而且提高了ORR催化活性，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合[2]。

關(guān)鍵詞

氧還原反應(yīng);PtPd合金;Graphene

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