很多與電化學(xué)物質(zhì)-能源轉(zhuǎn)換的電催化反應(yīng),如氫電極反應(yīng),氧電極反應(yīng),CO2的還原反應(yīng)或有機(jī)小分子的氧化反應(yīng)等,都涉及質(zhì)子與電子的轉(zhuǎn)移。pH效應(yīng)對(duì)這類反應(yīng)的影響主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn):1.改變pH會(huì)影響反應(yīng)整體和局部的熱力學(xué);2.pH的變化可改變界面雙電層的結(jié)構(gòu)、荷電狀態(tài)、溶劑化質(zhì)子在界面的分布與構(gòu)型,從而深刻影響電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理與動(dòng)力學(xué)。盡管人們已對(duì)電催化反應(yīng)的pH效應(yīng)開展了大量的研究,但即使對(duì)氫電極反應(yīng)這樣簡(jiǎn)單的反應(yīng),人們對(duì)其pH效應(yīng)的理解和認(rèn)識(shí)依然還存在很多爭(zhēng)議。為了加深對(duì)氫電極反應(yīng)的pH效應(yīng)的理解,本論文以Pt(111)電極上的氫析出/氫氧化反應(yīng)(HER/HOR)為模型反應(yīng),結(jié)合計(jì)算模擬與實(shí)驗(yàn),探討了溶液的pH以及相關(guān)耦合效應(yīng)對(duì)HER/HOR反應(yīng)的機(jī)理與動(dòng)力學(xué)的影響動(dòng)力學(xué)。取得了以下的成果:1.溶液中水合氫離子的形態(tài)與HER動(dòng)力學(xué)的關(guān)系:結(jié)果表明,水合氫離子的形態(tài)在水溶液中的分布受溫度,水的活度影響,溫度越低,質(zhì)子越容易水合形成復(fù)雜的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而水的活度越低,水合質(zhì)子傾向于不形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。各種形態(tài)對(duì)于總反應(yīng)的貢獻(xiàn)不同,在HER過程中,電流的貢獻(xiàn)來源于在低水合程度的質(zhì)子(H+·nH2O...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
本論文所使用的物理量,對(duì)應(yīng)符號(hào)與量綱
第1章 引言
    1.1 電催化: 一門復(fù)雜而實(shí)用的學(xué)科
    1.2 pH效應(yīng): 電催化中富有生命力的主題
    1.3 本論文的研究內(nèi)容概述
第2章 水合質(zhì)子與pH效應(yīng)
    2.1 微觀模型:建模的思想和出發(fā)點(diǎn)
    2.2 建模細(xì)節(jié)與優(yōu)化方法
    2.3 不同水合質(zhì)子的DFT計(jì)算結(jié)果
    2.4 不同水合質(zhì)子的分布估算
    2.5 電流-電勢(shì)曲線的估算
    2.6 定性解釋與應(yīng)用展望
    2.7 本章小結(jié)
第3章 耦合傳質(zhì)過程的HER反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析
    3.1 實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)體系
    3.2 理論分析與討論
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算以及HER/HOR分支電流解析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 與pH效應(yīng)耦合的效應(yīng)
    4.1 pH耦合陽離子效應(yīng)
    4.2 pH耦合的H/D同位素效應(yīng)
    4.3 pH耦合溫度效應(yīng)
    4.4 pH耦合其它效應(yīng)的討論
    4.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號(hào)：3794293