Au晶界对于二氧化碳电还原及产氢反应催化的理论研究

发布时间：2024-02-20 05:24

　　在电催化领域中,过渡金属催化剂的电催化性能与其固有微观结构以及电子分布相关,所以难以得到进一步改善。本文提出利用晶界的作用改善催化剂自身几何结构及电荷分布,达到提升电催化性能的目的。本文重点研究了Au的晶界对于二氧化碳电还原(CRR)以及析氢反应(HER)影响,利用密度泛函理论(DFT)计算揭示了结构与性能之间的作用关系,得到如下结论:(1)本文以Au晶界模型作为研究对象,利用密度泛函理论,计算了在不同暴露面下催化的吸附中间体的吉布斯自由能变,发现Au(110)面较Au(100)面催化性能更好。晶界使得CO₂到CO的吉布斯自由能变小,这说明在催化过程中这一步的反应将更容易发生。(2)本研究对Au(110)晶界的模型进行CO₂到CO吸附中间体的吉布斯自由能变计算发现Au(110)晶界对*CO的吸附能力最强,难于脱附形成CO;通过对于后续反应两个关键吸附中间体*CHO以及*OCH₃反应以及对于O的吸附能的计算能力说明Au(110)晶界更倾向于对CH₃OH选择性。通过与Cu(211)的催化选择路径比较发现...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1CO2电还原反应示意图

图1-1CO2电还原反应示意图从热力学的角度来看，反应(R1)-(R7)(pH值7在水溶液和标准氢电极(SHE))所示为CO2还原反应的反应式，在25°C，1个大气压，和1M其他溶质的浓)反应条件下，降低CO2生成其产物的平衡电位；与此同时，H2是CO2在水电....

图1-2金纳米颗粒电还原性能和理论分析

图1-2金纳米颗粒电还原性能和理论分析[28]于一维纳米线具有更多的边缘位置，比纳米粒子的角点位置要少得米线被认为是有效的电催化剂，可以有效地减少二氧化碳的排放[2简便的晶种辅助生长法进一步合成了超宽金纳米线（宽2nm），并催化性能。在500nm纳米线上实现了正起始电位....

图1-3过渡金属析氢反应交换电流密度火山图

图1-3过渡金属析氢反应交换电流密度火山图[61]晶界对于催化性能的影响冯等人报道了在金属催化剂的CO2还原过程中，晶界(GB)可以2]

图1-4金纳米颗粒的晶界电还原性能和理论分析

图1-4金纳米颗粒的晶界电还原性能和理论分析[32]Au的晶界对于CO2电还原具有一定的影响，Kanan等还发现富含晶界的Cu对于一氧化碳电还原性能有提升[40]。工作利用Cu纳米颗粒负载在碳纳米管基体上，从高倍电镜下确实发现了

本文编号：3903907