貴金屬表面和團簇催化反應(yīng)機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，而實現(xiàn)燃料電池的零污染則需要優(yōu)異的儲氫技術(shù)來為陽極提供清潔的燃料。為此，科學(xué)工作者已經(jīng)對陰極催化劑及可用于陽極氫氣供給的新型儲氫材料進行了大量的探索并取得了很多激動人心的成果。我們研究工作的重點在于進一步完善相關(guān)化學(xué)反應(yīng)機理，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催化劑作為研究對象，研究其氧還原反應(yīng)機理。我們首先探索了它的形成過程，為實驗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理，從而為設(shè)計新型催化劑提供有益參考。研究發(fā)現(xiàn)：對于O2

3、離解反應(yīng)，Pd/Au(100)的催化活性強于Pd/Au(111)。滲透進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會輕微地阻礙O2的離解。
　　 2.選取新型儲氫材料IRMOF-1作為研究對象，探索Pd4團簇負(fù)載的IRMOF-1上的氫溢流機理。我們首先研究了Pd4團簇在IRMOF-1上沉積的具體構(gòu)型以及它對IRMOF-1電子結(jié)構(gòu)的改變。研究發(fā)現(xiàn)：