利用納米合金中低配位原子活性設(shè)計高效水催化劑的第一性原理研究.pdf

1、本文采用第一性原理計算方法詳細研究了Run(n=1-14)，PtRun-1(n=2-14)，H2O-Run(n=1-14)和H2O-PtRun-1(n=2-14)體系的幾何構(gòu)型和電子性質(zhì)。計算結(jié)果表明：單個鉑原子的摻雜使電荷由鉑原子向釕原子轉(zhuǎn)移，合金團簇的磁矩以及平均鍵長比同尺寸的純釕團簇大。水分子與合金團簇的吸附能隨原子數(shù)目的增加表現(xiàn)出振蕩現(xiàn)象，鉑釕合金團簇與水的相互作用說明水分子容易吸附在具有低配位數(shù)的釕原子上，電荷明顯的由水分子向

2、合金團簇(特別是鉑原子)轉(zhuǎn)移。催化分解水的關(guān)鍵一步是催化劑與水產(chǎn)生較強的相互作用，如果相互作用較弱，則在水分子中O-H鍵被外界能量斷開之前，水分子就以分子形式脫離催化劑，從而起不到催化分解水的作用。本文研究的鉑釕合金團簇與水分子的吸附能比同尺寸的純釕團簇與水分子的吸附能大，也比文獻中水在金屬表面的吸附能大很多。說明在進行催化分解水時，相比純釕團簇，水分子不容易從鉑釕合金團簇脫附，鉑釕合金更有利做分解水制取氫氣的催化劑。我們進一步研究了H

3、2O分子在RhRun-1/PdRun-1/AuRun-1(n=2-14)體系的吸附行為，發(fā)現(xiàn)水在這些合金團簇上最大的吸附都大于水分子在純釕團簇上的最大吸附能，但是都小于水在PtRu6團簇上的吸附能。我們分別找到了水分子在 Ru8以及水分子在PtRu7團簇上的分解路徑以及分解勢壘，發(fā)現(xiàn)：水分子在Ru8上的分解勢壘小于其吸附能，有分解的可能性，而在PtRu7上的分解勢壘大于其吸附能，分解有難度。鑒于合金團簇與水分子的結(jié)合能整體上大于純釕團簇