貴金屬表面和團(tuán)簇催化反應(yīng)機(jī)理的第一性原理研究.pdf

1、在煤、石油等能源日益枯竭的情況下，燃料電池作為一種新興的能量轉(zhuǎn)換裝置，幫助人們更好地利用氫能。提升燃料電池的性能需要高效的陰極催化劑來加速陰極氧還原反應(yīng)速率，而實(shí)現(xiàn)燃料電池的零污染則需要優(yōu)異的儲(chǔ)氫技術(shù)來為陽極提供清潔的燃料。為此，科學(xué)工作者已經(jīng)對(duì)陰極催化劑及可用于陽極氫氣供給的新型儲(chǔ)氫材料進(jìn)行了大量的探索并取得了很多激動(dòng)人心的成果。我們研究工作的重點(diǎn)在于進(jìn)一步完善相關(guān)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，為燃料電池的發(fā)展提供理論支持，主要包括以下兩部分：

2、>　　 1.選取Au基Pd/Au表面合金這種具有發(fā)展?jié)摿Φ娜剂想姵仃帢O催化劑作為研究對(duì)象，研究其氧還原反應(yīng)機(jī)理。我們首先探索了它的形成過程，為實(shí)驗(yàn)上精確控制其形貌提供了理論支撐。研究表明：Pd可以在Au空位的輔助下遷移到Au(111)和Au(100)的第二層，而它向Au內(nèi)部的進(jìn)一步滲透卻比較困難。之后我們選取氧還原反應(yīng)中的關(guān)鍵步驟--O2的離解來研究Pd/Au二元表面合金的催化機(jī)理，從而為設(shè)計(jì)新型催化劑提供有益參考。研究發(fā)現(xiàn)：對(duì)于O2

3、離解反應(yīng)，Pd/Au(100)的催化活性強(qiáng)于Pd/Au(111)。滲透進(jìn)Pd/Au(100)第二層的Pd可以加速O2離解，并在表面吸附了O原子之后減輕表面重構(gòu)。相反，Pd/Au(111)第二層的Pd會(huì)輕微地阻礙O2的離解。
　　 2.選取新型儲(chǔ)氫材料IRMOF-1作為研究對(duì)象，探索Pd4團(tuán)簇負(fù)載的IRMOF-1上的氫溢流機(jī)理。我們首先研究了Pd4團(tuán)簇在IRMOF-1上沉積的具體構(gòu)型以及它對(duì)IRMOF-1電子結(jié)構(gòu)的改變。研究發(fā)現(xiàn)：