鉑金屬儲(chǔ)量稀少,價(jià)格昂貴,使得人們迫切需要尋找一種廉價(jià)催化劑來(lái)替代其大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。碳化鎢具有類Pt的電子結(jié)構(gòu),擁有可與鉑相媲美的催化性能,有希望替代鉑并解除鉑儲(chǔ)量日益減少的困境。本文對(duì)Pt/WC(0001)表面和Pt(111)表面上H₂O的分解和CO的氧化反應(yīng)作了對(duì)比研究,研究發(fā)現(xiàn)H₂O的分解反應(yīng)在該兩表面顯示出相似的活性。用WC作為載體后,Pt原子的電子結(jié)構(gòu)因受到Pt與WC之間的強(qiáng)相互作用力而發(fā)生變化,結(jié)果不僅防止了Pt原子團(tuán)聚,還弱化了CO,CO2和COOH等中間體在Pt/WC表面的吸附能力。另外,Pt/WC表面更容易捕捉OH這一特點(diǎn)可以使Pt/WC表面具有較高的OH濃度,因此可以在動(dòng)力學(xué)上促進(jìn)吸附在Pt/WC表面上的CO被OH氧化生成CO2脫附這一過(guò)程。Mulliken布居分析發(fā)現(xiàn),WC載體向每個(gè)Pt原子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)多達(dá)0.280e,導(dǎo)致Pt原子d帶中心向低能級(jí)方向移動(dòng)。Pt原子上電荷累積使得CO 5σ與金屬d軌道的成鍵作用減弱;而d帶中心向低能級(jí)方向移動(dòng)則造成金屬d電子對(duì)CO 2π*反鍵軌道反饋不足。因此Pt/WC具有比Pt更高...

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 直接甲醇燃料電池
    1.3 貴金屬鉑
        1.3.1 貴金屬鉑的性質(zhì)和催化機(jī)理
        1.3.2 貴金屬鉑的甲醇氧化機(jī)理
    1.4 碳化鎢
        1.4.1 碳化鎢的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.4.2 碳化鎢研究現(xiàn)狀
        1.4.3 碳化鎢–碳復(fù)合材料
        1.4.4 碳化鎢作為基體
        1.4.5 碳化鎢雜原子摻雜
    1.5 研究?jī)?nèi)容
第二章 密度泛函理論與計(jì)算方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 Thomas-Fermi模型
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
        2.1.4 交換相關(guān)泛函
            2.1.4.1 局域密度近似泛函
            2.1.4.2 廣義梯度近似泛函
        2.1.5 密度泛函自洽過(guò)程
    2.2 Materials Studio軟件簡(jiǎn)介
    2.3 Dmol³軟件包
        2.3.1 Dmol³自洽原理
        2.3.2 Mulliken Population分析
    2.4 團(tuán)簇模型
    2.5 平板模型
第三章 Pt/WC(0001)表面水分解和CO氧化的動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)研究
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法與表面模型
        3.2.1 表面模型
        3.2.2 電化學(xué)模擬方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 穩(wěn)定性分析
        3.3.2 吸附構(gòu)型和吸附能
        3.3.4 CO在Pt/WC(0001)和Pt(111)面的吸附
        3.3.5 活化能
            3.3.5.1 H₂O的解離
            3.3.5.2 OH的解離
            3.3.5.3 O原子氧化CO反應(yīng)機(jī)理
            3.3.5.4 OH氧化CO反應(yīng)機(jī)理
            3.3.5.5 COOH的解離
        3.3.6 水分解和CO氧化反應(yīng)機(jī)理
        3.3.7 電極電勢(shì)的影響
        3.3.8 電子結(jié)構(gòu)與化學(xué)吸附
    3.4 結(jié)論
第四章 密度泛函理論研究N摻雜 (WC)_n (n=1-10)團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 (WC)_n和W_nC_n-1N團(tuán)簇
        4.3.2 W_nC₍(n-1))N的相對(duì)穩(wěn)定性
        4.3.3 Mulliken電子布居分析
        4.3.4 HOMO-LOMO能隙
        4.3.5 W₆C₅N的電子結(jié)構(gòu)分析
    4.4 結(jié)論
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 對(duì)未來(lái)工作的展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的代表性學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號(hào)：3829879