一、CN在Pt(100)表面吸附的密度泛函研究（论文文献综述）
文红[1]（2021）在《单原子掺杂过渡金属基催化剂上NO选择性还原的第一性原理研究》文中研究表明随着现代工业的发展和城市化进程的加快,大气污染问题日益严峻。氮氧化物（NOx）是主要大气污染物之一,它不仅会引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题,还会危害人体健康。汽车尾气是NOx的主要来源之一,内燃机高温的工作条件会导致大量NO的产生,如何有效地消除汽车排放的NO是当前环境科学领域的热点研究课题。选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）是一种应用广泛且有效的NOx消除技术。近年来,以CO或H2作为还原剂催化还原NO的产物为无害的N2,以及可接受的CO2或清洁的H2O而受到了人们的广泛关注。传统的SCR催化剂主要是Pt基催化剂（活性组分为Pt、Pd、Rh）,但其使用存在着资源稀缺、成本高昂、低温选择性差等问题,这限制了其实际应用前景。因此,设计和开发新型高效的SCR催化剂成为了汽车尾气治理领域的研究热点。大量研究表明,在过渡金属基催化剂表面上掺杂单金属原子以形成合金催化剂或单原子催化剂是一种很有前途的催化剂设计策略,它不仅可以降低催化成本,而且可以提高催化性能。本论文基于周期性密度泛函理论计算和微观动力学分析,设计了一系列单原子掺杂的过渡金属基催化剂,并系统地研究了其表面上NO选择性催化还原的反应机理,探究了掺杂原子对反应活性和产物选择性的影响。研究发现,第二种金属原子的引入可以有效地改变催化剂表面的电子结构和配位环境,从而提高反应的活性和产物选择性。本论文的主要研究内容和结论如下:1.过渡金属原子掺杂的铂表面上CO还原NO的第一性原理研究设计表面合金催化剂是改善传统三效催化剂NO还原性能最有前途的方法之一。我们采用密度泛函理论（DFT）和微观动力学模拟方法,系统研究了在一系列过渡金属单原子掺杂的Pt基合金催化剂（TM-Pt,TM=Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir）的（100）和（111）面上CO还原NO的反应。结果表明在实际反应条件下,TM原子掺杂在Pt表面的表层是稳定的,同时发现TM原子的掺杂增强了NO的吸附强度。根据NO的解离能垒,筛选出了五种TM-Pt（100）（TM=Fe、Co、Ni、Rh、Ir）和三种TM-Pt（111）（TM=Fe、Co、Ni）合金表面,进一步系统地研究了CO还原NO的反应机理。考虑了2种含氮产物（N2、N2O）和CO2的可能反应路径。此外,我们还在DFT计算结果的基础上进行了微观动力学模拟。研究发现在TM-Pt合金催化剂上,产物的转化率（TOF）和N2的选择性均有不同程度的提高。动力学结果表明,Fe-Pt（100）、Co-Pt（100）和Ni-Pt（111）是CO还原NO的最佳催化剂,它们在300～1000 K的整个温度范围内具有较高的NO转化率和接近100%的N2选择性。2.Ni（110）和Ir/Ni（110）表面上H2还原NO的第一性原理研究非贵金属Ni基催化剂对NO消除表现出良好的催化活性,但主要问题是低温下副产物N2O的高选择性。为了提高低温条件下N2的选择性,我们设计了单原子Ir掺杂Ni（110）形成表面合金Ir/Ni（110）。采用密度泛函理论和微观动力学模型,研究了洁净的Ni（110）和Ir/Ni（110）表面上H2选择催化还原NO的反应机理。我们还考虑了合金Ir/Ni（110）在真空和实际反应条件下的稳定性。计算结果表明,NO在洁净的和H预吸附的Ni（110）表面上很容易解离,并且解离的N原子更容易与表面吸附的NO聚合生成N2O,而不是与另一个N原子聚合生成N2。相反地,掺杂的Ir原子不仅大大降低了N2的生成能垒,而且提高了N2O的生成能垒。因此,在Ir/Ni（110）表面上会优先生成N2。微观动力学分析进一步表明,对于洁净的Ni（110）表面,在超高真空条件下,当温度低于420 K时产物N2O的选择性为100%,而当温度高于460 K时N2的选择性大于80%,这与实验观察到的结果相一致。与洁净的Ni（110）表面相比,Ir/Ni（110）表面在较宽的温度范围内对N2的选择性显着提高。例如,当T=320 K时,N2选择性大于90%,当T≥340K时,N2选择性为100%。研究表明,表面合金Ir/Ni（110）不仅促进NO向N2的还原转化,而且对副产物N2O的生成有很强的抑制作用。3.Cu2O（110）和Pd1/Cu2O（110）表面上CO还原NO的第一性原理研究CO选择性催化还原NO被认为是同时去除两种污染物的最有效的方法之一。该技术的关键是开发低成本、高效和稳定的催化剂。Cu2O是一种被广泛应用于CO氧化和NOx消除的催化剂,但是其在低温条件下对副产物N2O的选择性较高。为了提高Cu2O对产物N2的选择性,我们在实验研究的基础上设计了一种单原子催化剂Pd1/Cu2O（110）。本工作利用密度泛函理论结合微观动力学模型,研究了在Cu2O（110）和Pd1/Cu2O（110）表面上CO选择性还原NO的反应机制,并比较了两种催化剂的催化性能。结果表明,两种表面都具有较高的CO氧化活性。掺杂的Pd原子不仅增强了NO和CO的吸附强度,还改变了NO在氧空位表面的吸附位点。随后,我们探究了两个表面上产物N2O和N2的生成路径,阐明了整个反应的催化循环。微观动力学分析表明,Pd1/Cu2O（110）表面上NO和CO的转化率都远远高于Cu2O（110）表面。在Cu2O（110）表面上,产物N2O在300～450K时选择性为100%,说明在低温区间产物N2O是唯一产物,与实验观测相吻合。然而,在Pd1/Cu2O（110）表面上,产物N2在300～1000 K整个温度区间内的选择性为100%。以上结果也进一步证实了Pd原子掺杂前后的Cu2O表面上的不同反应机制,即在Cu2O（110）表面上产物N2O主要是通过中间物种NLNO形成的,而在Pd1/Cu2O（110）表面上产物N2主要是通过二聚体ONNOL1形成的。
李小艳[2]（2021）在《真实反应环境下纳米催化材料结构和性能的理论研究》文中研究说明作为化学与材料科学的前沿,多相催化在化工合成、污染治理、石油冶炼、能源存储与利用等领域有着广泛的应用。其中,催化材料的结构形貌和元素分布对于催化剂的性能具有决定性的影响。然而,随着科学研究的发展与进步,人们逐渐意识到纳米催化材料在反应过程中的结构和性能可能会发生动态变化。因此,研究纳米催化材料在反应过程中的动态变化对于透彻理解其微观反应机制是至关重要的。充分剖析这些关系是筛选催化剂和催化条件,甚至是设计新型催化剂和反应堆的先决条件。由于催化过程是多因素共同作用的复杂过程,即使是目前最先进的表征仪器也难以对反应条件下催化剂的动态结构和性能进行清楚地研究。本论文针对这一关键科学问题,通过发展全原子动力学蒙特卡洛模型,进一步针对具体实验体系,结合密度泛函理论计算方法,从理论上研究了不同种类的金属基纳米催化材料在真实反应环境下的动态行为,研究结果如下:（1）结合密度泛函理论计算与自主发展的全原子动力学蒙特卡洛模型,研究了温度对非平衡纳米晶体结构的影响。模拟的Pt中空立方的结构演化过程与Xia等人的实验观察结果一致,验证了模型的准确性。进一步的结果分析揭示了中空纳米晶体的结构不稳定性来源于内外表面原子的配位数不平衡导致外表面重构速度高于内表面重构速度,基于此认识提出了设计高稳定性中空Wulff纳米晶体结构的策略,在Au,Pt,Pd三种中空纳米晶体中得到了验证;在此基础上,将该模型拓展到不同反应环境中,研究了纳米催化反应对催化材料的表面结构和性能的影响。模拟的CO环境对于Pt（332）和Pt（557）表面的结构影响与Tao等人的实验结果吻合,验证了这个模型的可靠性和拓展性。通过研究不同条件下的Pt催化CO氧化反应,从原子尺度上揭示了纳米催化材料的形貌与性能之间的关系。（2）结合密度泛函理论计算和原位实验观测,研究了水汽和水煤气反应环境对重构的纳米锐钛矿Ti O2（001）-（1×4）表面结构的影响,通过大量的结构筛选、理论红外振动光谱计算和反应路径的搜索等,首次解析了实验发现的“双凸起”结构,揭示了实验中观察到的不稳定“双凸起”现象的原因;研究了氧气和一氧化碳氧化环境对金纳米颗粒-纳米锐钛矿Ti O2（001）界面的影响,发现当界面处的氧吸附增加或减少时,Au纳米颗粒的旋转会使其与衬底的结合更加稳定,进一步提出了通过改变气体环境和温度来调控界面的策略,并得到了实验的验证;研究了二氧化碳加氢反应对镍金核-壳催化剂结构和性能的影响,发现Ni元素的表面偏析在不同吸附物种作用下的强度不同,解释了反应过程中发现的镍金核-壳催化剂的表面合金化现象,通过反应网络的搜索与分析,揭示了实验中观察到的Ni Au双金属催化剂具有高CO选择性、低甲烷选择性的原因。简而言之,本论文介绍了我们自主发展的全原子动力学蒙特卡洛模型,可以模拟和预测不同温度和反应环境对纳米晶体结构和性能的影响。结合原位环境透射电镜的实验观察结果,探究了不同反应环境对不同类型的催化剂结构和性能的影响。这些研究工作不仅确切证实了研究催化剂在反应中的动态过程对于反应环境中的众多催化过程具有突出的意义,还表明对该过程的研究有望成为设计高效催化剂的关键方向。
时祥[3]（2021）在《γ辐照制备石墨相氮化碳载铂纳米颗粒及其氧还原性能研究》文中研究说明针对当前能源领域氧还原反应动力学缓慢、活性金属材料制备污染严重且易于团聚等问题,采用来源广泛、廉价易制、六元环结构富含N活性位点的石墨相氮化碳材料,作为贵金属纳米颗粒的活性载体材料。使用γ辐照技术构建以氮化碳为载体的碳载贵金属纳米复合材料,从界面水平以及不同维度结构设计展开对其氧还原催化性能的研究,主要进行以下研究:（1）基于金属载体界面相互作用,使用伽马辐照法制备石墨相氮化碳/铂纳米复合材料,构建石墨相氮化碳/铂界面电子传输通道。通过调控伽马辐照剂量,探究不同伽马辐照剂量对石墨相氮化碳/铂金属载体界面的影响。研究发现在140k Gy辐照剂量下,金属纳米颗粒生长为自由能最小的球形颗粒且在氮化碳表面均匀分布,此时该材料存在良好的金属载体界面,存在最佳的电催化活性,即半波电势为0.816 V,极限电流密度达到5.56 m A·cm-2。（2）基于上一章伽马辐照技术研究基础,引入三维结构工程设计。使用极性有机溶剂二甲基亚砜控制石墨相氮化碳尺寸和形貌,改善氮化碳的可用比表面积,接着引入导电性较好且荷正电改性的炭黑材料,基于静电自组装与石墨相氮化碳形成三维球状结构,最后使用伽马辐照负载贵金属。石墨相氮化碳表面含氮活性位点以及荷电改性后的炭黑表面胶束能很好地锚定铂纳米颗粒,防止贵金属团聚。研究该结构的氧还原活性发现Pt/CN2-CB1+材料呈现出较高的起始电势0.93 V,经过计算表明该催化剂对四电子反应具有较高的选择性,三维球状结构形貌稳定,实现了可靠地循环稳定性和优异的抗甲醇毒害性能。（3）对石墨相氮化碳进行精细结构设计,进一步探索低维结构工程对材料氧还原性能的影响。将石墨相氮化碳剥离为氮化碳纳米片,与吡咯单体超声聚合后高温热解,引入共轭碳材料增强电子传输速率。其次经伽马辐照负载贵金属纳米粒子引入更多活性位点,制备出碳掺杂载铂中空管状结构。最后探究材料氧还原反应性能,该中空管状材料极限电流密度可以达到6.9 m A·cm-2。表明中空管状结构能弱化电子传递阻力,加速氧气和电解质的传输与扩散,为氧气分子的转化提供丰富的活性位点,显着降低反应能垒,从而提高电催化活性。综上所述,本论文针对氮化碳基电催化剂的结构设计展开研究,并为能源领域材料研究提供一定的理论基础与技术支持。
王凯[4]（2020）在《钴基氧电极材料的制备及其结构性能关系研究》文中进行了进一步梳理由化石燃料的过度消耗所导致的能源危机和环境污染等问题制约了社会的可持续发展,寻找绿色可循环的能源存储与转换技术迫在眉睫。锌空气电池因其理论能量密度高、环保、安全、成本低等优点而备受关注。锌空气电池的空气正极是最昂贵的电池部件之一,也是决定锌空气电池性能的关键因素。作为一种关键反应过程,O2在电解质和催化剂间传质的难易程度决定了反应过程的效率。合理设计催化剂结构,使空气阴极的性能最大化具有重要意义。传统氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）分别以贵金属（如Pt）和金属氧化物（如Ru O2和Ir O2）为催化剂进行,然而,这些金属基催化剂存在成本高、选择性低、稳定性差和对环境不利等缺点。截至目前,各种电催化剂包括杂原子掺杂碳、过渡金属氮化物/氧化物/硫化物和钙钛矿氧化物已被开发应用,但这些催化剂仍然存在着一些问题,用于锌空气电池氧电极中其性能还不理想。钴基催化剂具有价格低廉、高活性、强稳定性、可以集成氧还原与氧析出双功能等优势,目前备受关注。本论文发展了一系列方法用于制备若干新型钴基高性能、低成本、耐用的催化剂,并测试它们在锌空电池中的性能,同时阐明电催化反应的机理,最终建立起催化剂的结构与性能之间的关联。具体内容包括以下三个方面:（1）由于多孔结构材料在吸附和限域方面具有重要的作用,本部分工作的主要特点是开发并应用了硅藻土的多孔结构,制备了具有氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）活性的纳米复合材料Co Pt-x/DTM-C（DTM为硅藻土）,经研究发现硅藻土显着提高了该材料的电催化活性和耐久性。在硅藻土存在的情况下,Co Pt-1/DTM-C具有较低的氧还原Tafel斜率(63 m V dec-1,在高电位范围内),更大的极限扩散电流密度和更为优异的耐久性。其中Co Pt-1/DTM-C的ORR比活度和质量活度分别为0.74m A cm-2和286 m A mg-1,比未加硅藻土的Co Pt-1/C提高了2.5倍和3.0倍。此外,与Co Pt-9/C催化剂相比较,Co Pt-9/DTM-C的OER过电位降低了近30 m V,Tafel斜率也降低了16 m V dec-1。将这些复合材料用作自组装可充电锌空气电池空气正极材料,Co Pt-9/DTM-C表现出最佳的性能,功率密度为140 m W cm-2、在电流密度为10 m A cm-2时的比容量达到616 m Ah g-1。这项工作为制备金属-空气电池氧可逆电催化剂提供了一种可行且经济有效的策略。（2）该部分工作通过开发一种名为Co（OH）2/Co Pt/N-CN的耦合电催化剂,来推动可充锌空气电池的氧还原和氧析出反应顺利高效进行。经过研究发现三明治多级结构的Co（OH）2/Co Pt/N-CN电催化剂具有与商品Pt/C相当的ORR活性和更好的耐久性,另外,比商品Ir O2催化剂具有更高的OER活性和长期稳定性。Co（OH）2/Co Pt/N-CN用作可充电锌空气电池的空气正极时,具有171 m W cm-2的高功率密度,812 m A h g-1的比容量和优越的循环稳定性。有趣的是,这种分级结构催化剂经过长时间充放电循环测试后依然能够保持结构不变,表明在实际应用方面具有很大的潜力。本章节提出的材料开发策略可以丰富设计和构筑高性价比、高效和稳定耐用的双功能电催化剂的方法库。（3）金属-氮-碳（M-Nx-C）材料在氧还原反应（ORR）非铂族金属（PGM）催化剂上显示出巨大的应用前景。然而,催化性能与其宿主碳基质中原子之间的局部相互作用仍然难以捉摸。这部分工作,我们采用一种简单的策略,在氮掺杂的介孔碳（NC）表面构建原子分散的Co,Fe双活性中心,使其在碱性和酸性介质中能展现出优越ORR电催化性能。多种表征表明,Co、Fe金属原子均匀分布在碳球表面和多孔碳的孔内壁上。X-射线吸收近边结构（XANES）和扩展X-射线吸收精细结构（EXAFS）分析表明,双金属原子之间相互调节电子结构,直接影响NC内部的配位环境。此外,微分原子对分布函数（d PDF）分析表明,不同的金属原子直接影响NC的晶格结构,可以从高度有序调整到轻微无序。密度泛函理论计算（DFT）表明,当Co-Fe二聚体被引入到轻度无序的NC衬底中时,O2分子在Co-Fe位上的吸附自由能为-1.70 e V,该值要低于高度有序衬底的-1.02 e V,较大的负吸附能表明O2分子与Co-Fe位的相互作用有了增强。这部分工作展示了一种构建原子分散催化剂的简单方法,并说明了了解双金属中心如何影响电催化活性的重要性。
甘杰[5]（2020）在《氧还原Pt/C纳米催化剂结构调控与反应机理》文中研究说明燃料电池是一种将化学能清洁、高效地转化为电能的装置,但阴极氧还原反应（ORR）速率相对缓慢,是整个电化学过程的控制步骤。目前,商业化Pt/C催化剂负载量高和稳定性差,极大限制了燃料电池的大规模应用。而且,对已投入使用的燃料电池,空气中PM2.5等污染物会显着影响其ORR性能。考虑到Pt/C纳米催化剂上ORR是一个典型的结构敏感性反应,厘清催化反应性能与Pt粒径大小及其分布、炭载体表面化学性质、催化剂表界面结构、外界环境等之间的依赖关系对指导Pt/C催化剂的结构设计与性能优化至关重要。本论文从催化剂活性位角度出发,将Pt/C催化ORR活性表达为Pt活性位的数量（即Ni）与活性位活性的乘积（即TOFi）,即r=Ni×TOFi,发展催化剂活性位的辨认、设计及调控方法,并结合实验研究与理论计算,设计和构筑高效、稳定的Pt/C纳米催化剂。主要研究结果如下:（1）提出了炭载Pt氧还原催化剂粒径效应和电子效应解耦的策略,结合晶体原子结构模型计算和DFT计算揭示了 Pt/C催化剂的粒径效应根源,辨认出Pt（111）为该反应的主要活性位。对于电子结构相似、不同铂颗粒尺寸的Pt/CNT催化剂,基于Pt表面不同类型原子计算得到随Pt颗粒尺寸变化的TOF,发现只有基于Pt（111）数量计算得到的TOF是不随粒径变化的,这预示着Pt（111）面的原子是ORR的主导活性位。ORR选择性研究结果表明,Pt（111）同时是四电子路径生成水和两电子路径生成双氧水的活性位,因此粒径依赖的ORR选择性根源在于Pt电子结构的差异。利用炭载体表面化学性质差异调变Pt电子结构,结果表明更高的Pt0 4f结合能有利于促进水的形成,反之促进双氧水形成。（2）发展了通过原子层沉积技术实现炭载Pt基催化剂活性中心结构精准调控的方法,阐明了 Pt/C催化剂活性位数目、电子性质及局域环境对ORR活性和选择性的影响规律。对比研究原子层沉积法（ALD）和浸渍法（impregnation）制备的Pt/CNT催化剂对ORR活性、选择性的影响,发现ALD-Pt/CNT催化剂均比impregnation-Pt/CNT表现出更高的ORR活性和选择性。结合电化学考评、催化剂表征以及晶体原子结构模型计算的方法,建立了铂纳米颗粒的活性位数目、电子特性以及局域环境与催化性能的定量关联,发现ALD-Pt/CNT催化剂较优异的ORR性能归因于更可控的粒径和较窄的分布范围、更合适的Pt0 4f结合能以及不含Cl的局域环境,从而使得Pt（111）活性位的数量和活性同时得到了提高。（3）提出了 Pt-CoO界面对催化ORR活性、选择性和稳定性的调变机制,建立了Pt颗粒粒径及电子结构与ORR活性和选择性之间的火山型曲线。本章节采用高比表面积、缺陷丰富的炭黑（VC）为载体,利用ALD技术依次沉积Pt和CoO构建独特的Pt-CoO界面结构,通过Pt与CoO之间的协同作用、Pt与炭载体相互作用,实现了 Pt电子结构的精准调变,使得合成的Pt-CoO/VC催化剂表现出比商业20 wt%Pt/C催化剂更优异的ORR活性、选择性和稳定性,铂原子利用效率得到显着提高。通过关联不同催化剂的活性位数目与电子性质同ORR活性、选择性的结果,建立了 Pt颗粒粒径及电子结构与ORR活性和选择性之间的火山型曲线,从而有利于更好地指导催化剂设计和性能优化。（4）建立了外界环境PM2.5对Pt/C催化ORR性能之间的依赖关系,揭示了 PM2.5中离子对Pt/C催化剂位阻效应、电子性质、ORR反应机理的调变机制,并据此基于ALD技术构筑出高效、稳定的Pt/C纳米催化剂。以商业20 wt%Pt/C为研究对象,通过电化学实验和Tafel动力学分析了 PM2.5中不同水溶性离子对ORR活性的影响,研究结果表明,Cl-是抑制氧气吸附进而导致ORR活性降低的主导因素。进一步结合DFT计算发现,Cl-导致铂活性位失活的原因有位阻效应、电子效应,并且改变了反应机理和决速步骤。随Cl-浓度增大,ORR决速步骤从OOH*形成基元步转变成O*质子化生成OH*的基元步,过电势显着增加,从而使ORR活性显着降低。为了克服PM2.5污染对ORR催化剂的毒害,本论文利用ALD技术的合成优势,研制了兼具高性能和强抗毒性的Pt/C纳米催化剂。
景晓环[6]（2020）在《直接乙醇燃料电池Pt基催化剂表面吸附的第一性原理研究》文中研究指明目前,国家工业化的飞速发展产生了严重的环境污染问题。因此,新能源的开发迫在眉睫,而直接乙醇燃料电池（DEFC）因其绿色环保、可再生等优势而受到广泛关注。但制约其商业化进程的主要原因是传统催化剂以贵金属为主,其价格昂贵且催化效率有待提高,且中间产物COads易吸附在催化剂表面,导致催化剂中毒。这些问题可通过制备具有较高活性的不同晶面取向催化剂和添加第二种过渡金属等手段得到改善,但是,提高其催化性能的机理尚不清晰,需要理论研究加以验证。因此,本文针对上述问题,基于密度泛函理论,计算了吸附能、态密度、功函数和Bader电荷,研究分析了乙醇、CO在Pt3Ni和Pt低指数晶面上的吸附过程。通过研究乙醇在Pt低指数晶面的吸附过程,结果表明,乙醇在Pt低指数晶面的吸附能大小顺序为Pt（110）>Pt（100）>Pt（111）。通过态密度计算分析发现,乙醇在Pt（110）晶面的轨道峰向远离费米能级能量更低方向偏移的程度最大;Pt（110）、Pt（100）和Pt（111）晶面的功函数变化差异不大,其中Pt（111）晶面的变化值最小。Bader电荷计算分析表明,乙醇在Pt（110）晶面的电荷转移量最大。计算结果验证了不同Pt低指数晶面催化剂对乙醇催化性能存在差异的原因。为了明确Ni添加提高催化剂催化性能的机理,研究了乙醇在Pt3Ni和Pt低指数晶面的吸附过程。结果表明,Pt3Ni低指数晶面对乙醇的吸附能大于Pt低指数晶面的吸附能。态密度计算结果得知,与Pt低指数晶面相比,Pt3Ni低指数晶面吸附乙醇后,增大了乙醇的Op、Cp和Hs轨道与催化剂金属原子d轨道的成键能量范围。另外,Pt3Ni低指数晶面的功函数变化值和电荷转移量大于Pt低指数晶面。计算结果在一定程度上验证了实验研究。通过对比CO在Pt3Ni和Pt低指数晶面的吸附过程并研究了其吸附机理。结果表明,Pt3Ni低指数晶面对CO的吸附能小于Pt低指数晶面的吸附能。态密度计算分析表明,相比Pt低指数晶面,Pt3Ni低指数晶面吸附CO后,CO轨道峰向远离费米能级能量更低方向偏移的程度较小。另外,CO在Pt3Ni低指数晶面的电荷转移量均小于Pt低指数晶面。这说明添加第二金属Ni可以改善催化剂的抗CO中毒性。
王强[7]（2020）在《C4F7N/CO2混合气体放电分解及其分解组分在Al（110）表面吸附的研究》文中进行了进一步梳理SF6被广泛应用于气体绝缘设备,但存在温室效应高和电场不均匀度影响大等问题,使得国内外开始寻求SF6的替代介质。C4F7N在介电强度、GWP和大气中存在时间等方面均表现优异,引起了学者们的广泛关注。在实际工况下,C4F7N因液化温度高常与缓冲气体CO2混合使用,然而C4F7N/CO2混合气体放电分解机制和分解产物尚不明确,并且C4F7N以及分解产物与气体绝缘设备壳体材料Al的相容性也需进一步研究。故本文选取金属Al较为常见的（110）表面作为相容性的研究对象,基于密度泛函理论提出一种精确的计算方法和构建出准确的计算模型,并搭建设备工况下真实放电的平台,由此展开对C4F7N/CO2混合气体放电分解及其分解组分在Al（110）表面吸附的研究。本文首先对C4F7N/CO2混合气体放电分解展开研究:计算常温常压（1.013×105 Pa,298.15 K）下各分解反应过程中的能量变化,分析各反应的难易并确定分解路径和分解产物;计算放电分解产物的电离参数,分析分解前后的绝缘性能;搭建放电分解产物检测平台,利用试验进一步验证仿真计算结果。随后对C4F7N与Al（110）表面的相容性展开研究:计算C4F7N和SF6在Al（110）表面的吸附,分析和对比这两种分子的吸附,也将C4F7N在Al（110）表面的吸附同Al（100）表面和Al（111）表面进行比较。最后对C4F7N/CO2放电分解产物与Al（110）表面的相容性展开研究:计算分解产物（CF4、CF3CN、COF2）在Al（110）表面的吸附,分析它们在Al（110）表面吸附过程,探究其与Al（110）表面的相互作用机制。研究结果表明:C4F7N/CO2混合气体放电分解主要体现为C4F7N生成的自由基相互结合,分解产物为CF4、C3F8、CF3CN、CF3CF2CN、CNCN、CO等气体。从电离参数角度讲,C4F7N/CO2混合气体放电分解后的绝缘性能较分解前略有减弱。C4F7N在Al（100）表面、Al（110）表面和Al（111）表面的吸附强度均弱于SF6在Al（110）表面的吸附。CF3CN和COF2比CF4与Al（110）表面的相互作用更强,但相对于C4F7N而言,这三种气体产物均不易吸附于Al（110）表面。CF3CN和COF2在Al（110）表面吸附时,原子间的轨道杂化促使N原子（CN基团）和O原子（CO基团）分别与Al原子之间生成化学键。C4F7N和分解产物（CF4、CF3CN、COF2）均与Al（110）表面有一定的相容性。本文的研究成果可为C4F7N/CO2混合气体放电分解的研究提供数据参数和理论基础,并为环保型绝缘介质C4F7N的应用及其设备的研发提供借鉴与指导,具有重要的理论价值和实际意义。
程晗[8]（2020）在《低维无机材料表界面化学调控及氧电催化研究》文中指出寻找可持续发展方法来缓解能源危机已成为人类主要的努力和奋斗目标。可再生能源（例如太阳能、风能、潮汐能等）转化电能的能源模式已经开始广泛使用。然而,由于这种可再生能源提供的能量是间断的,而电力的消耗是持续的,这就导致了供应与需求之间在时间上的不相匹配。为了提供有效的解决方法,能量转换和存储系统有待进一步开发。电化学过程在能量转换存储系统中扮演重要的角色。当可再生能源的供给超过了需求,剩余的电能能够用来推动非自发电化学反应的发生,将能量转换成化学能来进行存储;当用电需求量大时,储存的化学能量又可以再次通过原电池中自发的电化学反应得到可供使用的电能。小型的能量转换和存储系统如可充电电池,已经被广泛地应用在移动商业设备上（例如手机、笔记本电脑、甚至汽车）,但是在大规模设备上的能量转换和存储器件仍然需要进一步研究。目前越来越多的研究集中到氢气循环的能量转换和存储系统上,如电解池和氢燃料电池。氧电催化反应在氢能源的循环过程中作为半反应,发挥着重要的作用。但是由于其过程涉及四电子转移,其动力学过程十分缓慢,很大程度上限制了氢在对电极上发生反应的速率。氧电催化反应包含析氧反应（OER,Oxygen Evolution Reaction）和氧还原反应（ORR,Oxygen Reduction Reaction）,这两种反应过程分别需要以贵金属RuO2,IrO2和Pt等贵金属作为催化剂。由于贵金属催化剂成本过于高昂,限制了电解水以及燃料电池的规模化应用。因此,发展成本低廉、性能高效的氧电化学催化材料已成为能源转换与应用的关键问题。氧电化学催化反应包含异相催化过程,反应发生在催化剂固体表面,催化剂表面所具有的物理化学性质对整个反应起到了关键性的作用。对于电解水析氧反应和燃料电池氧还原反应相关的电催化体系来说,合理的电催化剂表界面结构设计为探索高性能电催化剂提供了重要的路径。目前大量文献已经报道了对于电催化剂的表界面修饰手段不仅可以对催化剂活性位点的电子态优化调控,同时也可以保留催化剂的体相特征,如高电导率、高稳定性等。与此同时,低维无机材料因为其具有的量子限域效应以及较大的表面积,表现出优异的电化学催化性能,常被使用作为典型的异相反应催化剂。因此,对低维无机材料进行表界面化学调控,优化电催化剂表界面活性位点电子结构和暴露数目,可以成为提升氧电化学反应性能的重要策略。本论文具体内容为以下几点:（1）电化学表面重组是有效的催化剂表界面调控策略。本文以Co2P纳米颗粒为模型材料,通过在碱性介质中进行电化学表面重组这一策略,实现在电极催化剂材料上暴露大量高价态活性位点,促使OER反应的性能得以提升。更有意思的是,我们将表面重组这一策略拓展到CoP,Ni2P过渡金属磷化物上,均实现电催化OER性能的显着提升。这一章节中我们充分说明电化学表面重组可以作为一种表界面调控手段运用到过渡金属磷化物上,从而在氧电化学OER过程中发挥的重要作用。（2）表面配位数的调控是无机固体材料表界面结构设计的重要手段之一。本章节通过多孔铂纳米片的表面配位数调控,发现晶界位置处的Pt位点处于高本征活性暴露,从而实现高活性的氧电化学反应ORR催化性能。实验结果展现出晶界中包含本征活性最佳的Pt配位位点,为含氧中间体提供了合适的吸附能。表面配位数调控的手段提高了 Pt位点对于氧还原反应的内在催化活性和耐久性,甚至优于Pt（111）晶面位点。我们合成得到的富晶界多孔铂（GBP-Pt）表现出比商业Pt高7倍的ORR活性。在进一步的燃料电池应用中,GBP-Pt催化剂在MEA中表现出的高功率密度（1.49 W cm-2,质量活性0.71 A mg-1 Pt）和超长稳定性（30 K循环后活性损失12.9%）,这些性能指标都远超过2020年的美国DOE目标（质量活性0.44 Amg-1 Pt,稳定性能损失约40%）。这一章节中我们主要阐述了表面配位数的调控也同样可以作为低维无机催化材料的表界面调控手段,并进一步提高其对氧电化学ORR的催化活性。（3）对低维无机催化材料进行界面复合,利用协同增强效应优化催化位点电子结构也是一种有效的表界面调控手法。我们设计合成出一种受多孔碳纳米片限域的零维MnO颗粒材料,实现碳材料与MnO纳米颗粒的界面复合。通过协同增强效应,多孔石墨碳层被锰氧纳米颗粒活化成为ORR催化过程中的活性位点,而锰氧纳米颗粒的导电性和稳定性也被进一步提升。此外在锰氧化合物的作用下,副反应的双氧水被迅速的分解,催化材料展现出色的4电子催化特征和长时间稳定性,解决了碳材料催化剂的瓶颈问题。合成得到的非贵金属催化剂（MnO@FLC）展现出半波电位为-0.153 V vs Ag/AgCl,极限电流密度为5.38 mA cm-2,其性能已经达到了目前相关文献报道中锰基材料的国际顶尖水平,并且已经接近目前商业铂碳催化剂的性能。除此之外,密度泛函理论（DFT）计算也表明MnO界面和多孔碳层界面之间存在协同增强效应。本论文充分说明低维无机材料之间界面的复合可以实现氧电化学ORR过程中催化性能的提升,成为表界面化学调控的有效手段之一。
杨家强[9]（2020）在《超越平均场的态到态微反应动力学的发展及其在限域催化领域的应用》文中进行了进一步梳理材料的化学反应行为是各个尺度的各因素共同影响作用的结果。为了深入理解材料的宏观化学行为,需要综合考虑不同时间与空间尺度上的化学过程和影响因素,这对现阶段的材料研究提出了巨大挑战。随着计算机技术的飞跃发展,耦合第一性原理计算和平均场微反应动力学的理论模拟策略成为了材料跨尺度研究的一种重要手段。然而基于平均场的微反应动力学方法难以适应反应位点复杂且表面位点分布局域且不均一的限域催化体系。本文发展了超越平均场的态到态的微反应动力学方法,并结合第一性原理计算研究了莫来石型氧化物表面双金属组合位点、贵金属表面多金属原子组合的孤立位点以及双羟基复合位点的本征反应行为,揭示了实验条件下限域催化体系的微观反应机理以及反应活性的调控策略。具体研究成果如下:发展了适用于限域催化体系的超越平均场的态到态微反应动力学框架,对孤立复合反应位点采用整体化处理方法,考虑限域催化体系表面物种的近邻化学环境区分受限位点上不同的多分子或原子构型,建立可以映射真实反应物种的反应模型;同时也可实现对稳态方程的降次简化求解过程。基于第一性原理的微动力学方法在实验相关的温度和压力条件下,对纯相和表面（Ba、Sr和La）掺杂的莫来石型氧化物Sm Mn2O5表面氧和双金属位点的NO氧化机理（分别对应Mars-van Krevelen和Eley-Rideal机理,记作Mv K和ER机理）进行了全面的研究。关于纯相的Sm Mn2O5,Mv K和ER机理分别贡献了高温和低温下的NO氧化活性。NO*物种的稳定性（NO*即为NO结合表面氧物种）和吸附氧物种（O2*）分解能力被发现分别是Mv K和ER机理的NO氧化能力的主要影响因素。表面掺杂Sm Mn2O5的微动力学分析表明,Ba掺杂弱化了NO*的稳定性,Sr和La掺杂增强了表面氧解离,进而极大促进了Sm Mn2O5的NO氧化活性。基于第一性原理的微动力学分析揭示了实验条件下Sm Mn2O5的NO氧化反应细节,为莫来石催化剂性能优化提供了理论指导。建立了实验条件下Pdn（n=1、2、3、4）体系上耦合吸附竞争与反应竞争的CO氧化反应的态到态微反应动力学模型。研究发现CO预先占据表面位点与随后的O2发生反应的反应过程（Pre-adsorbed CO oxidation pathway,PCOP路径）主导低温CO氧化,Pdn位点的强CO吸附极大地限制了其低温活性;解除毒化之后,其本征活性主要受氧气吸附能力调控。另一方面,氧气先吸附分解随后与CO反应的反应路径（Dissociating oxygen pathway,DO2P）主要贡献CO氧化的高温活性,增强氧气表面吸附能力可促进其本征活性。另外Pd2体系由于弱CO毒化在低于360K的温度区间贡献最高的反应活性,在更高温度Pd4体系的活性是最优异的。此研究揭示了PdnAu型催化剂对CO氧化反应的微观机理以及影响因素,这对双金属催化剂的设计与优化有着重要的指导意义。结合理论和实验研究了三甲基铝（TMA）和异丙醇二甲基铝（DMAI）在铂纳米颗粒不同晶面的分解行为,发现以DMAI作为Al源前驱体,Al Ox可以在Pt纳米颗粒上实现晶面选择性生长。通过密度泛函理论计算,提出表面的双羟基位点是DMAI分解的主要活性位点,并构建出包含表面吸附和一步解离的DMAI分解模型,同时发现H2O可以有效的消除DMAI一步分解残留的前驱体支链。进一步的动力学和实验研究证明了,通过调控ALD沉积循环数目,Al Ox可以优先包覆Pt（111）晶面同时保留Pt（100）以及棱边位点。同时DMAI在Pt（111）晶面上Al-O键的快速解离是Al Ox晶面选择性沉积的主要原因。最后通过对前驱体TMA和DMAI的结构和电荷分析发现,异丙醇基团的引入增强了DMAI中的Al-C键合并使DMAI可以在表面稳定吸附,这为晶面选择性沉积创造了条件。本工作结合理论和实验方法揭示了选择性沉积的微观机制,为ALD前驱体的精确设计和Pt的定向包覆提供了新的策略与思路。
魏杰[10]（2020）在《Pt系单晶电极溶液界面结构与过程探究》文中指出以燃料电池、锂离子电池等为代表的电化学物质-能源转换技术具有清洁、高效等优点,若能大规模与利用风能、太阳能等的清洁燃料生产技术配套应用,将有效解决石油短缺的能源问题和城市雾霾污染等环境问题。电催化剂/电解质界面是决定电化学物质-能源转换装置性能的核心。一方面,电催化剂/电解质界面的电子、几何结构是决定界面反应的电化学机理与动力学的重要因素;另一方面,电催化剂一侧的表面结构也很容易在反应过程中发生一系列变化,与之伴随的则是可能的反应机理与动力学改变。因此,了解催化剂/电解质界面,尤其是催化剂在反应状态下的结构与动态变化规律是正确揭示催化剂的构、效关系的前提。模型单晶电极由于表面结构确定,实验上的可控性与可重现性高,且对微观结构的细小变化相对较敏感,非常适合探究电催化剂的构、效关系以及电催化剂结构在反应过程中的动态变化规律。电化学扫描隧道显微镜技术（EC-STM）能在原子、分子水平上直接观察电极溶液界面的结构,其中快速扫描隧道显微镜技术（In situ Video-STM）,还能在毫秒时间尺度上直接观察和跟踪电极溶液界面结构与动态变化行为以及相关界面过程的动力学行为。在本论文中,我主要采用原位（快速）扫描隧道显微镜技术并结合常规的电化学方法深入研究了 Pt（hkl）单晶电极的电化学界面结构与动态变化行为、Pt（hkl）电极上CO等吸附层的结构及其在氧化过程中的动态变化,以及Ir（hkl）单晶电极上的氧还原过程。得到的主要结果如下:（1）电解质水溶液中Pt（hkl）电极本身的表面结构及其表面CO与I-离子吸附层结构的电化学原位STM表征:在含碘化物或一氧化碳的0.5 M H2SO4溶液中,利用高分辨率电化学STM研究了不同电势下Pt（332）和Pt（997）的电极表面以及表面CO与I-离子吸附层的结构。我们观察发现,通过氢火焰退火,并在超纯水中淬火后转移到0.5 MH2SO4溶液中的电极,在0.1 VRHE下表面呈现粗糙的（111）台阶边缘,且其原子结构不太清楚。当两个电极上都吸附有CO后,（110）台阶边缘会变得平直并沿（111）方向对齐。相反,通过碘吸附会产生锯齿状的台阶线。这些表明,阶梯Pt电极的台阶边缘结构和Pt原子的迁移性受吸附物的影响很大。另外,Pt（997）和Pt（332）电极的（111）面分别为8个和5个Pt原子宽,分别在0.1 V下的硫酸溶液中形成了（√7>√7）R19.1°-I和（√3 × √3）R30°-I结构。相比之下,在这两个阶梯Pt电极上的（111）平台上都发现了和Pt（1 11）上一样的（2× 2）-3CO结构,但是在电极的（111）台阶上缘和下缘（槽底）分别观察到线性键合和三重键合的CO分子。原位STM显示,与台阶上缘相比,CO分子在台阶下缘的吸附更松散,从而有利于OH物种在这些位点的形成以及它们随后与CO分子在正电势下的反应。这些可能是阶梯Pt表面具有较高的CO氧化活性的原因。（2）硫酸溶液中Pt（111）上饱和CO吸附层随电极电势变化的动态相变过程:研究发现,饱和的（2 × 2）-3CO吸附层在氧化前会转化为（√19 ×√19）R23.4°-13CO吸附层结构。在这个相转变过程中有一个高度动态的表观（1× 1）-CO中间相结构,这在常规的STM观测中容易被确定为一个覆盖度为1 ML的高密度吸附相。但Video-STM结果表明这只是由表面CO吸附层预氧化产生的少量点缺陷引起的一种动态效应。结合DFT计算的结果,我们推断CO预氧化相变过程中电极表面CO吸附层的横向动力学很快。同时,即使在相转变后（√19 × √19）相特征开始出现的时候,表面的吸附层也还需要一段自重构的过程,最后才转化为稳定的（√19 ×√19）吸附层结构。吸附层中CO的快速横向迁移可视为为CO氧化动力学的平均场理论提供了重要实验的依据。另外,在表面高度动态迁移的CO吸附层中,偶尔我们还能观察到动力学相对较慢的表面空穴。经过仔细观察和分析发现,这种空穴属于Pt表面层原子中的缺陷,很可能起源于台阶边CO与台阶等高活性位的相互作用。这说明即使在较低的电位下,Pt（111）表面的CO吸附的高速动态横向迁移行为也能在一定程度上影响Pt电极的表面结构和稳定性。（3）Ir（hkI）电极的氧还原反应（ORR）动力学行为:通过循环伏安扫描和电势阶跃法研究了酸性介质中氧分子在Ir（111）和Ir（332）上的还原反应,发现i)Ir（111）上ORR的动力学明显慢于Pt（111）上的动力学,ORR的起始电势和半波电势分别比Pt（111）的大约负100 mV和370 mV;ii)在0.1 M HClO4中,当E>0.55 V时Ir（111）上氧还原仅形成H2O2;当E<0.4 V时,主要产物是H20,而在0.5 M H2SO4中,即使电位低至0.15 V,也会产生大量H202;iii)在含有2 mM H2O2的饱和O2的溶液中,Ir（1 11）上双氧水氧化还原反应（HPOOR/HPORR）和ORR的动力学高于仅具有H202或饱和02的溶液中的反应动力学;iv)Ir（332）表现出比Ir（111）更低的ORR活性,其半波电势负约30 mV,并且在0.8 V至0.05 V的范围内未达到扩散限制的ORR电流,表明在Ir（332）上,在较宽的电位区域中只会发生O2到H202的不完全还原;v)Ir（1 11）和Ir（332）上的ORR计时电流测量中均观察到电流随电位扫描速率和反应时间的显着衰减,这与在Pt（111）和Pt（332）电极上观察到的相似。这些分析表明氧物种与Ir（hkl）的强相互作用是导致Ir（hkl）电极上ORR活性低、稳定性差的原因。
二、CN在Pt(100)表面吸附的密度泛函研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、CN在Pt(100)表面吸附的密度泛函研究（论文提纲范文）
（1）单原子掺杂过渡金属基催化剂上NO选择性还原的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 指导教师对博士论文的评阅意见 |
| 评阅小组对博士论文的评阅意见 |
| 答辩决议书 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 氮氧化物的来源和危害 |
| 1.2 选择性催化还原(SCR)方法 |
| 1.3 SCR催化剂简介 |
| 1.3.1 贵金属催化剂 |
| 1.3.2 非贵金属催化剂 |
| 1.3.3 过渡金属氧化物催化剂 |
| 1.3.4 催化剂改性策略 |
| 1.4 选择性催化还原NO的理论研究 |
| 1.4.1 过渡金属表面NO消除机理的理论研究 |
| 1.4.2 金属氧化物表面NO消除机理的理论研究 |
| 1.5 微观动力学模拟 |
| 1.6 论文研究意义和主要内容 |
| 第二章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 量子力学基础理论 |
| 2.3 密度泛函理论 |
| 2.3.1 HOHENBERG-KOHN定理 |
| 2.3.2 KOHN-SHAM方程 |
| 2.3.3 交换相关泛函 |
| 2.4 固体电子理论 |
| 2.4.1 自由电子理论 |
| 2.4.2 能带理论 |
| 2.5 周期性超原胞模型 |
| 2.6 赝势理论 |
| 2.7 过渡态搜索方法 |
| 2.8 微观动力学模型 |
| 2.9 本文中使用的计算软件 |
| 2.9.1 第一性原理计算软件包VASP |
| 2.9.2 微观动力学模拟软件CATKINAS |
| 第三章 过渡金属原子掺杂的铂表面上CO还原NO的第一性原理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 偏析能 |
| 3.3.2 NO分子的吸附和直接解离 |
| 3.3.3 CO/NO覆盖度对NO解离的影响 |
| 3.3.4 洁净的和TM掺杂的Pt表面上产物N_2和N_2O的生成路径 |
| 3.3.5 消除表面O |
| 3.3.6 微观动力学模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Ni(110)和Ir/Ni(110)表面上H_2还原NO的第一性原理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂的热力学稳定性 |
| 4.3.2 表面物种的吸附 |
| 4.3.3 Ni(110)和Ir/Ni(110)表面的基元反应步骤 |
| 4.3.4 两个表面的反应机理和反应活性的比较 |
| 4.3.5 微观动力学模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Cu_2O(110)和Pd_1/Cu_2O(110)表面上CO还原NO的第一性原理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 表面Cu_2O(110)和Pd_1/Cu_2O(110) |
| 5.3.2 Cu_2O(110)表面上CO还原NO的反应机理 |
| 5.3.3 Pd_1/Cu_2O(110)表面上CO还原NO的反应机理 |
| 5.3.4 微观动力学模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 过渡金属原子掺杂的铂表面上CO还原NO的第一性原理研究 |
| 附录B Ni(110)和Ir/Ni(110)表面上H_2还原NO的第一性原理研究 |
| 附录C Cu_2O(110)和Pd_1/Cu_2O(110)表面上CO还原NO的第一性原理研究 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）真实反应环境下纳米催化材料结构和性能的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 纳米催化材料的研究意义 |
| 1.1.2 纳米催化材料的开发策略 |
| 1.1.3 影响催化材料结构和性能的因素 |
| 1.2 研究目的 |
| 1.3 研究内容概述 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 量子理论基本近似 |
| 2.1.1 玻恩-奥本海默近似 |
| 2.1.2 单电子近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fock方程 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Thomas-Fermi模型 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.4 交换相关泛函 |
| 2.3 晶体Wulff理论 |
| 2.4 动力学蒙特卡洛方法 |
| 2.4.1 KMC方法的基本原理 |
| 2.4.2 KMC的步长时间 |
| 2.4.3 KMC实现的算法 |
| 2.4.3.1 点阵映射 |
| 2.4.3.2 无拒绝方法 |
| 2.4.3.3 试探-接受/拒绝方法 |
| 2.5 多尺度结构模型方法的选择和应用 |
| 第3章 非平衡纳米晶体结构演化的原位实时模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与计算方法 |
| 3.2.1 KMC方法 |
| 3.2.2 最近邻键能模型 |
| 3.2.3 DFT参数设置 |
| 3.3 理论模拟结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 纳米催化反应的原位实时模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型与计算方法 |
| 4.2.1 KMC方法 |
| 4.2.2 用于计算Pt(111)反应速率的热力学模型。 |
| 4.2.3 转化频率(Turn over frequency,TOF)的计算公式 |
| 4.2.4 DFT参数设置 |
| 4.3 理论模拟结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水汽和水煤气反应环境对二氧化钛重构表面结构的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型与计算方法 |
| 5.2.1 计算模型 |
| 5.2.2 DFT参数设置 |
| 5.2.3 Langmuir等温吸附模型 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 原位实验现象描述 |
| 5.3.2 理论分析与计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 氧气和一氧化碳氧化环境对金纳米颗粒-二氧化钛界面的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型与计算方法 |
| 6.2.1 计算模型 |
| 6.2.2 DFT参数设置 |
| 6.2.3 Fowler-Guggenheim等温吸附模型(F-G) |
| 6.3 结果分析与讨论 |
| 6.3.1 原位实验现象描述 |
| 6.3.2 理论分析与计算 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 二氧化碳加氢反应对镍金核-壳催化剂结构和性能的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 模型与计算方法 |
| 7.2.1 计算模型 |
| 7.2.2 DFT参数设置 |
| 7.3 结果分析与讨论 |
| 7.3.1 原位实验现象描述 |
| 7.3.2 理论分析与计算 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（3）γ辐照制备石墨相氮化碳载铂纳米颗粒及其氧还原性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 氧还原反应概述 |
| 1.1.1 氧还原反应机理 |
| 1.1.2 氧还原反应催化剂类型 |
| 1.2 贵金属纳米颗粒简介 |
| 1.2.1 铂纳米粒子在氧还原催化反应中的特性 |
| 1.2.2 铂纳米颗粒的制备方法 |
| 1.3 石墨相氮化碳简介 |
| 1.3.1 石墨相氮化碳的发展 |
| 1.3.2 石墨相氮化碳的制备 |
| 1.3.3 石墨相氮化碳电催化剂研究进展 |
| 1.4 本论文的研究意义和内容 |
| 第二章 实验与表征测试方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料表征与分析 |
| 2.3 电催化氧还原反应工作电极的制备与测试 |
| 第三章 伽马辐照剂量对CN/Pt结构及氧还原催化性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 石墨相氮化碳/Pt NPs的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 CN/Pt的微晶结构与形貌 |
| 3.3.2 CN/Pt的电化学氧还原性能 |
| 3.3.3 CN/Pt电子结构表征 |
| 3.3.4 最优样品的动力学路径和稳定性测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维自组装Pt NPs/石墨相氮化碳-荷电改性炭黑纳米复合材料与及其氧还原性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 球状CN的制备 |
| 4.2.2 CTAB荷电改性CB~+的制备 |
| 4.2.3 Pt/CN-CB~+复合催化剂的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Pt/CN-CB~+复合催化剂的结构表征 |
| 4.3.2 Pt/CN-CB~+复合催化剂的氧还原性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 中空管状石墨相氮化碳载PtNPs及其氧还原性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 氮化碳纳米片的制备 |
| 5.2.2 中空管状氮化碳载PtNPs的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 管状碳掺杂氮化碳载PtNPs的结构表征 |
| 5.3.2 管状碳掺杂氮化碳载铂纳米粒子的氧还原性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（4）钴基氧电极材料的制备及其结构性能关系研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锌空气电池的构置及其工作原理 |
| 1.2.1 锌空气电池的构置 |
| 1.2.2 锌空气电池的工作原理 |
| 1.3 空气电极 |
| 1.3.1 氧还原反应机理 |
| 1.3.2 氧析出反应机理 |
| 1.4 空气电极氧催化剂 |
| 1.4.1 贵金属及其化合物类 |
| 1.4.2 过渡金属基氧电极 |
| 1.4.3 碳基氧电极材料 |
| 1.4.4 原子分散型氧电极材料 |
| 1.5 本论文的研究背景、研究内容以及意义 |
| 1.5.1 研究背景 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.5.3 本论文的研究意义 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 实验药品 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料的表征及测试 |
| 2.3.1 X-射线粉末衍射(XRD) |
| 2.3.2 X-射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.3 X-射线吸收光谱(XAS) |
| 2.3.4 材料形貌表征(TEM和 SEM) |
| 2.3.5 氮吸附比表面与孔径分析 |
| 2.3.6 激光拉曼光谱(Raman) |
| 2.3.7 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.4 电化学测试 |
| 2.4.1 催化剂墨水的制备 |
| 2.4.2 氧还原性能测试方法 |
| 2.4.3 氧析出性能测试方法 |
| 2.5 电池性能测试 |
| 第三章 CoP_(t-x)/DTM-C纳米复合材料在锌空气电池氧电极中的应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 纳米复合电催化剂的制备 |
| 3.2.2 材料的表征技术 |
| 3.2.3 电化学测试 |
| 3.2.4 电池测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构特征 |
| 3.3.2 ORR/OER催化性能研究 |
| 3.3.3 锌空气电池的性能 |
| 3.4 总结 |
| 第四章 多级结构Co(OH)_2/CoPt/N-CN锌空气电池正极材料的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 氮掺杂纳米碳片(记为N-CN)的制备 |
| 4.2.2 Co(OH)_2纳米片的制备 |
| 4.2.3 CoPt/N-CN,CoPt/Co(OH)_2和Co、N-CN的制备 |
| 4.2.4 最终样品Co(OH)_2/CoPt/N-CN的制备 |
| 4.2.5 电化学测试 |
| 4.2.6 成分与结构表征 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 Co(OH)_2/CoPt/N-CN的制备及结构表征 |
| 4.3.2 电催化性能评估 |
| 4.3.3 锌空气电池性能 |
| 4.3.4 Co(OH)_2/CoPt/N-CN充放电前后结构表征 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 原子分散Co-Fe双活性位M-Nx催化剂在氧还原反应中的结构/性能关系建立 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 合成有序介孔碳(OMC)纳米球 |
| 5.2.2 原子分散CoFe-NC、Co-NC和 Fe-NC的制备 |
| 5.2.3 电化学测试 |
| 5.2.4 物理表征技术 |
| 5.2.5 DFT模拟方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 结构特征和组分分析 |
| 5.3.2 电催化氧还原活性 |
| 5.3.3 锌空气电池测试 |
| 5.4 结论 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）氧还原Pt/C纳米催化剂结构调控与反应机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究内容 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 燃料电池 |
| 2.2 氧还原反应 |
| 2.2.1 反应路径 |
| 2.2.2 反应机理 |
| 2.3 ORR催化剂研究进展 |
| 2.3.1 ORR催化剂的特点 |
| 2.3.2 催化剂的载体类型 |
| 2.3.3 催化剂的制备方法 |
| 2.3.4 炭载铂基ORR催化剂的研究内容 |
| 2.3.4.1 炭载铂基催化剂的几何结构调控 |
| 2.3.4.2 炭载铂基催化剂的电子性质调控 |
| 2.3.4.3 炭载体的表面化学性质 |
| 2.4 外界因素对ORR的影响 |
| 第3章 实验和计算方法 |
| 3.1 实验试剂和气体 |
| 3.2 载体改性和催化剂制备 |
| 3.2.1 炭载体的织构性质 |
| 3.2.2 碳纳米管的表面改性 |
| 3.2.3 炭载铂基纳米复合物催化剂的制备 |
| 3.3 催化剂表征 |
| 3.3.1 氮气物理吸附表征(N_2-physisorption) |
| 3.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM) |
| 3.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
| 3.3.4 高分辨透射电子显微镜(HRTEM) |
| 3.3.5 高角环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM) |
| 3.3.6 双球差校正透射电子显微镜(AC-STEM) |
| 3.3.7 电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES) |
| 3.3.8 X射线粉末衍射(XRD) |
| 3.3.9 拉曼光谱分析(Raman) |
| 3.3.10 X射线光电子能谱(XPS) |
| 3.4 电化学评估 |
| 3.5 理论计算方法 |
| 第4章 氧还原Pt/C纳米催化剂的活性位结构辨认 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验和计算方法 |
| 4.2.1 Pt/CNT催化剂制备 |
| 4.2.2 催化剂考评 |
| 4.2.3 截断八面体模型原子数计算 |
| 4.2.4 理论计算方法和模型 |
| 4.2.5 自由能计算 |
| 4.3 Pt/CNT催化剂的尺寸效应 |
| 4.4 Pt/CNT催化剂ORR活性位的辨认 |
| 4.5 Pt/CNT催化剂的ORR选择性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 氧还原Pt/C纳米催化剂的结构调控 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 催化剂制备方法 |
| 5.3 ALD合成的Pt/CNT催化剂的ORR性能 |
| 5.4 ALD合成和传统合成的Pt/CNT催化剂结构和性质的差异 |
| 5.5 尺寸效应、电子效应和局域环境与ORR选择性的关联 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 高性能氧还原Pt/C纳米催化剂的研制 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 催化剂制备及初步筛选 |
| 6.3 Pt-CoO/VC催化剂的ORR性能分析 |
| 6.4 Pt-CoO/VC催化剂的结构与电子特性 |
| 6.5 高性能Pt基ORR催化剂的拓展研究 |
| 6.6 构-效关系讨论 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 PM2.5对铂碳氧还原催化剂的影响机制 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 PM2.5离子对Pt/C催化剂的ORR性能影响 |
| 7.3 Cl~-对ORR活性的影响机制 |
| 7.4 Cl~-对Pt/C催化剂ORR反应机理影响 |
| 7.5 强抗Cl~-毒性的炭载Pt基ORR催化剂 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（6）直接乙醇燃料电池Pt基催化剂表面吸附的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 直接乙醇燃料电池简介 |
| 1.1.1 乙醇的物理化学性质及应用 |
| 1.1.2 DEFC的工作原理 |
| 1.2 催化剂的实验研究现状 |
| 1.2.1 催化剂研究存在的问题 |
| 1.2.2 不同晶面取向催化剂的研究进展 |
| 1.2.3 合金催化剂的研究进展 |
| 1.3 催化剂的理论研究现状 |
| 1.3.1 甲醇在催化剂表面吸附的理论研究 |
| 1.3.2 乙醇在催化剂表面吸附的理论研究 |
| 1.3.3 CO在催化剂表面吸附的理论研究 |
| 1.4 研究目的和研究内容 |
| 2 基本理论与计算方法 |
| 2.1 量子化学发展及应用 |
| 2.2 第一性原理计算理论 |
| 2.2.1 密度泛函理论 |
| 2.2.2 交换关联泛函 |
| 2.3 计算软件简介 |
| 3 Pt低指数晶面上乙醇吸附机理的研究 |
| 3.1 计算模型与方法 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 几何结构分析 |
| 3.2.2 吸附能分析 |
| 3.2.3 态密度分析 |
| 3.2.4 功函数分析 |
| 3.2.5 Bader电荷分析 |
| 3.2.6 计算结果与实验研究对比 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 Pt_3Ni低指数晶面上乙醇吸附机理的研究 |
| 4.1 计算模型与方法 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 几何结构分析 |
| 4.2.2 吸附能分析 |
| 4.2.3 态密度分析 |
| 4.2.4 功函数分析 |
| 4.2.5 Bader电荷分析 |
| 4.2.6 计算结果与实验研究对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 Pt_3Ni和Pt低指数晶面上CO吸附机理的研究 |
| 5.1 计算模型与方法 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 几何结构分析 |
| 5.2.2 吸附能分析 |
| 5.2.3 态密度分析 |
| 5.2.4 Bader电荷分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（7）C4F7N/CO2混合气体放电分解及其分解组分在Al（110）表面吸附的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 SF_6部分替代介质的研究 |
| 1.2.2 SF_6完全替代介质的研究 |
| 1.2.3 总结 |
| 1.3 分解组分的检测方法对比 |
| 1.4 研究内容及创新点 |
| 第2章 计算理论、方法及试验平台搭建 |
| 2.1 理论基础概述 |
| 2.1.1 薛定谔方程 |
| 2.1.2 密度泛函理论 |
| 2.1.3 赝势理论 |
| 2.2 计算方法 |
| 2.2.1 Materials Studio计算软件简介 |
| 2.2.2 DFT方法的程序实现 |
| 2.2.3 计算参数及方法 |
| 2.3 试验平台搭建 |
| 2.3.1 试验平台 |
| 2.3.2 试验步骤 |
| 2.4 本章小节 |
| 第3章 C_4F_7N/CO_2混合气体放电分解的研究 |
| 3.1 C_4F_7N/CO_2混合气体放电分解的机理 |
| 3.1.1 C_4F_7N的分子结构及性质 |
| 3.1.2 C_4F_7N气体的放电分解 |
| 3.1.3 C_4F_7N/CO_2混合气体的分解 |
| 3.2 C_4F_7N/CO_2混合气体放电分解产物的特性 |
| 3.3 C_4F_7N/CO_2混合气体放电分解的试验研究 |
| 3.4 本章小节 |
| 第4章 C_4F_7N在Al(110)表面吸附的研究 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.1.1 Al(110)表面模型 |
| 4.1.2 C_4F_7N在Al(110)表面吸附的初始结构 |
| 4.2 吸附能和转移电荷分析 |
| 4.3 差分电荷密度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 C_4F_7N/CO_2 放电分解产物在Al(110)表面吸附的研究 |
| 5.1 计算模型 |
| 5.2 吸附能和转移电荷分析 |
| 5.3 态密度和局域态密度分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（8）低维无机材料表界面化学调控及氧电催化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧电化学概述 |
| 1.2.1 氢循环经济 |
| 1.2.2 氧电化学机理 |
| 1.2.3 电催化析氧反应 |
| 1.2.4 电催化氧还原反应 |
| 1.3 低维无机材料在电化学中应用 |
| 1.3.1 零维无机催化材料 |
| 1.3.2 一维无机催化材料 |
| 1.3.3 二维无机催化材料 |
| 1.4 表界面化学调控在催化反应中应用 |
| 1.4.1 配位数重构 |
| 1.4.2 表面重组 |
| 1.4.3 核壳式结构 |
| 1.4.4 原子掺杂 |
| 1.4.5 配体修饰 |
| 1.5 本文选题与内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 表面重组低维钴磷化合物实现高效电催化析氧反应性能 |
| 2.1 电解水析氧反应催化剂现状 |
| 2.2 研究背景与思路 |
| 2.3 实验步骤 |
| 2.3.1 样品合成 |
| 2.3.2 材料表征 |
| 2.3.3 电化学测试 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 材料结构表征 |
| 2.4.2 电催化性能测试 |
| 2.4.3 机理分析 |
| 2.4.4 实验延展 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 表面配位数调控多孔铂纳米片实现高效氧还原催化反应性能 |
| 3.1 氧还原反应贵金属催化剂现状 |
| 3.2 研究背景及思路 |
| 3.3 实验步骤 |
| 3.3.1 样品合成 |
| 3.3.2 材料表征 |
| 3.3.3 电化学测试 |
| 3.3.4 燃料电池测试 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 材料结构表征 |
| 3.4.2 电催化性能测试 |
| 3.4.3 燃料电池组装 |
| 3.4.4 机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 多孔碳纳米片界面复合锰氧化合物实现高效的电催化氧还原反应性能 |
| 4.1 氧还原反应非贵金属催化剂现状 |
| 4.2 研究背景及意义 |
| 4.3 实验步骤 |
| 4.3.1 样品合成 |
| 4.3.2 材料表征 |
| 4.3.3 电化学测试 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 材料结构表征 |
| 4.4.2 电催化性能表征 |
| 4.4.3 机理分析 |
| 4.4.4 计算模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文特色与创新点 |
| 5.2 工作展望 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文与所获奖项 |
| 致谢 |
（9）超越平均场的态到态微反应动力学的发展及其在限域催化领域的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源与背景介绍 |
| 1.2 微反应动力学方法的发展与现状 |
| 1.2.1 可逆度因子的发展与应用 |
| 1.2.2 速率控制因子的发展与应用 |
| 1.3 微反应动力学方法的应用现状 |
| 1.3.1 定量分析反应机理 |
| 1.3.2 基于微反应动力学的多方法耦合 |
| 1.4 平均场微反应动力学与限域体系 |
| 1.5 本文主要内容与创新点 |
| 2 密度泛函理论与态到态微反应动力学方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理与Kohn-Sham方程 |
| 2.2.2 交换关联泛函 |
| 2.2.3 自洽计算 |
| 2.3 微反应动力学方法 |
| 2.3.1 稳态条件 |
| 2.3.2 De Donder关系 |
| 2.3.3 平均场微反应动力学 |
| 2.3.4 态到态微反应动力学 |
| 2.4 能量修正方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 莫来石型氧化物的表面掺杂改性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论研究方法 |
| 3.3 NO氧化的微观反应机理研究 |
| 3.3.1 表面结构和活性位点 |
| 3.3.2 Mars-van Krevelen机理 |
| 3.3.3 Eley-Rideal机理 |
| 3.4 纯相微反应动力学分析 |
| 3.4.1 Mars-van Krevelen机理 |
| 3.4.2 Eley-Rideal机理 |
| 3.4.3 不同机理活性贡献分析 |
| 3.5 掺杂相微反应动力学分析 |
| 3.5.1 Mars-van Krevelen机理 |
| 3.5.2 Eley-Rideal机理 |
| 3.5.3 掺杂相活性比较分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 Pdn位点的CO氧化活性以及活性影响因素研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论研究方法 |
| 4.3 表面Pdn位点的稳定性 |
| 4.4 Pd_n位点的CO氧化行为 |
| 4.4.1 Pd_1 位点:CO毒化影响DO_2P机理 |
| 4.4.2 Pd_2 位点:CO毒化影响PCOP机理 |
| 4.4.3 Pd_3位点:位点形貌效应 |
| 4.4.4 Pd_4位点:多路径竞争 |
| 4.5 影响活性的关键因素 |
| 4.5.1 位点的CO强吸附行为 |
| 4.5.2 位点的O_2结合能力 |
| 4.6 位点活性比较分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 Pt纳米颗粒的AlO_x晶面选择性沉积机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论和实验研究方法 |
| 5.3 羟基化位点 |
| 5.4 不同晶面的双羟基位点的DMAI分解机理 |
| 5.5 单与双羟基位点的DMAI分解行为对比 |
| 5.6 残余前驱体支链的水解机理 |
| 5.7 DMAI分解的微反应动力学分析 |
| 5.8 AlO_x选择性生长的实验验证 |
| 5.9 前驱体的取代基效应 |
| 5.9.1 双羟基位点的TMA分解行为 |
| 5.9.2 取代基效应 |
| 5.10 本章小结 |
| 6.全文总结以及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
（10）Pt系单晶电极溶液界面结构与过程探究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 Pt系单晶电极上的燃料电池电催化 |
| 1.1.1 CO在电界面的迁移性及吸附氧化动力学 |
| 1.1.2 氧还原反应的结构-活性关系及超电势起源探究 |
| 1.2 模型单晶电极电催化界面的研究进展 |
| 1.2.1 模型单晶电极表面结构成像 |
| 1.2.2 电催化表面的吸附物结构 |
| 1.3 本论文的研究设想与研究目的 |
| 第2章 主要实验技术与原理 |
| 2.1 主要实验试剂与仪器 |
| 2.2 单晶电极和STM探针的制备 |
| 2.2.1 单晶电极的制备与处理 |
| 2.2.2 EC-STM探针的制备 |
| 2.2.3 Video-STM探针的制备 |
| 2.3 实验技术 |
| 2.3.1 单晶旋转圆盘电极技术 |
| 2.3.2 扫描隧道显微镜技术 |
| 第3章 硫酸溶液中Pt (hkl)单晶电极结构及动态变化研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Pt(332)和Pt(997)电极的电化学循环伏安表征 |
| 3.3.2 Pt(332)和Pt(997)电极的电化学STM表征 |
| 3.3.3 CO覆盖的Pt(332)和Pt(997)电极的电化学STM表征 |
| 3.3.4 I~-覆盖的的Pt(332)和Pt(997)电极的电化学STM表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Pt (111)上CO等吸附物的结构及其动态变化研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 电化学操作 |
| 4.2.2 密度泛函理论计算(DFT) |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Pt(111)/硫酸溶液界面的电化学Video-STM表征 |
| 4.3.2 Pt(111)上CO吸附层在CO饱和硫酸溶液中的相变动力学 |
| 4.3.3 Pt(111)上的CO吸附层在不含CO的硫酸溶液中的相变动力学 |
| 4.3.4 在CO饱和硫酸溶液中饱和吸附CO的Pt(111)表面的空穴迁移动力学 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Ir(hkl)单晶电极上氧还原过程研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Ir(111)和Ir(332)电极的电化学循环伏安表征 |
| 5.3.2 Ir(111)电极上的氧还原反应行为 |
| 5.3.3 Ir(332)电极上的氧还原反应行为 |
| 5.3.4 Ir(111)电极上的双氧水氧化还原反应行为 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、CN在Pt(100)表面吸附的密度泛函研究（论文参考文献）
- [1]单原子掺杂过渡金属基催化剂上NO选择性还原的第一性原理研究[D]. 文红. 吉林大学, 2021
- [2]真实反应环境下纳米催化材料结构和性能的理论研究[D]. 李小艳. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [3]γ辐照制备石墨相氮化碳载铂纳米颗粒及其氧还原性能研究[D]. 时祥. 天津工业大学, 2021(01)
- [4]钴基氧电极材料的制备及其结构性能关系研究[D]. 王凯. 华南理工大学, 2020(05)
- [5]氧还原Pt/C纳米催化剂结构调控与反应机理[D]. 甘杰. 华东理工大学, 2020(01)
- [6]直接乙醇燃料电池Pt基催化剂表面吸附的第一性原理研究[D]. 景晓环. 内蒙古科技大学, 2020(01)
- [7]C4F7N/CO2混合气体放电分解及其分解组分在Al（110）表面吸附的研究[D]. 王强. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [8]低维无机材料表界面化学调控及氧电催化研究[D]. 程晗. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [9]超越平均场的态到态微反应动力学的发展及其在限域催化领域的应用[D]. 杨家强. 华中科技大学, 2020(01)
- [10]Pt系单晶电极溶液界面结构与过程探究[D]. 魏杰. 中国科学技术大学, 2020(01)