在電催化領(lǐng)域中,過渡金屬催化劑的電催化性能與其固有微觀結(jié)構(gòu)以及電子分布相關(guān),所以難以得到進一步改善。本文提出利用晶界的作用改善催化劑自身幾何結(jié)構(gòu)及電荷分布,達到提升電催化性能的目的。本文重點研究了Au的晶界對于二氧化碳電還原(CRR)以及析氫反應(yīng)(HER)影響,利用密度泛函理論(DFT)計算揭示了結(jié)構(gòu)與性能之間的作用關(guān)系,得到如下結(jié)論:(1)本文以Au晶界模型作為研究對象,利用密度泛函理論,計算了在不同暴露面下催化的吸附中間體的吉布斯自由能變,發(fā)現(xiàn)Au(110)面較Au(100)面催化性能更好。晶界使得CO₂到CO的吉布斯自由能變小,這說明在催化過程中這一步的反應(yīng)將更容易發(fā)生。(2)本研究對Au(110)晶界的模型進行CO₂到CO吸附中間體的吉布斯自由能變計算發(fā)現(xiàn)Au(110)晶界對*CO的吸附能力最強,難于脫附形成CO;通過對于后續(xù)反應(yīng)兩個關(guān)鍵吸附中間體*CHO以及*OCH₃反應(yīng)以及對于O的吸附能的計算能力說明Au(110)晶界更傾向于對CH₃OH選擇性。通過與Cu(211)的催化選擇路徑比較發(fā)現(xiàn)...

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【學(xué)位級別】：碩士

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圖1-1CO2電還原反應(yīng)示意圖

圖1-1CO2電還原反應(yīng)示意圖從熱力學(xué)的角度來看，反應(yīng)(R1)-(R7)(pH值7在水溶液和標準氫電極(SHE))所示為CO2還原反應(yīng)的反應(yīng)式，在25°C，1個大氣壓，和1M其他溶質(zhì)的濃)反應(yīng)條件下，降低CO2生成其產(chǎn)物的平衡電位；與此同時，H2是CO2在水電....

圖1-2金納米顆粒電還原性能和理論分析

圖1-2金納米顆粒電還原性能和理論分析[28]于一維納米線具有更多的邊緣位置，比納米粒子的角點位置要少得米線被認為是有效的電催化劑，可以有效地減少二氧化碳的排放[2簡便的晶種輔助生長法進一步合成了超寬金納米線（寬2nm），并催化性能。在500nm納米線上實現(xiàn)了正起始電位....

圖1-3過渡金屬析氫反應(yīng)交換電流密度火山圖

圖1-3過渡金屬析氫反應(yīng)交換電流密度火山圖[61]晶界對于催化性能的影響馮等人報道了在金屬催化劑的CO2還原過程中，晶界(GB)可以2]

圖1-4金納米顆粒的晶界電還原性能和理論分析

圖1-4金納米顆粒的晶界電還原性能和理論分析[32]Au的晶界對于CO2電還原具有一定的影響，Kanan等還發(fā)現(xiàn)富含晶界的Cu對于一氧化碳電還原性能有提升[40]。工作利用Cu納米顆粒負載在碳納米管基體上，從高倍電鏡下確實發(fā)現(xiàn)了

本文編號：3903907