《二元過渡金屬合金催化劑表面特性的理論研究》是依託河南師範大學，由馬淑紅擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：二元過渡金屬合金催化劑表面特性的理論研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：馬淑紅
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
化工行業常用過渡金屬作為催化劑，其催化性能（活性、壽命及穩定性）受雜質原子和分子表面吸附作用而改變，給相關行業帶來嚴重的負面影響；由二元或多元金屬(貴金屬-過渡金屬、過渡金屬-過渡金屬等)形成一系列數目龐大的合金，理論上具有非常優異、可控的催化性能，是最有希望替代(或部分替代)目前工業催化領域用量巨大的貴金屬催化劑的選擇。基於第一性原理密度泛函理論，對雜質硫原子和CO等分子在過渡金屬表面摻雜不同金屬形成的表面合金催化劑吸附性質進行計算。對比研究不同摻雜金屬、不同組分表面合金吸附性質結果，並與單一過渡金屬表面吸附性質進行比較；闡述不同表面吸附體系的相互作用機理，對比分析不同金屬表面合金性質和探尋其規律，為工業上常用催化劑的改進研究提供理論依據。
結題摘要
採用密度泛函理論的第一性原理計算方法，理論上預測了費-托合成中金屬鈷基催化劑和燃料電池中鉑基催化劑合金化催化改性的途徑等。基於計算結果分析，在以下方面獲得了重要的研究成果： 1．對比研究了鈷基催化劑表面替代摻雜貴金屬Pd、Pt形成的二元表面合金上S原子的吸附性質，預測出抗硫中毒性能較好的Pt-Co合金化途徑。 2. 結合實驗結果，理論上闡明了金屬鈷表面與氧原子相互作用過程及其表面氧化的微觀機理，為鈷基催化劑水氧化過程的研究奠定良好基礎。 3. 密切聯繫實驗結果和核-殼結構的金屬納米粒子催化劑的研究熱點，分別從原子和電子結構方面對比研究了核-殼結構Ni@Pt和Cu@Pt納米粒子上催化氧還原特性，理論上闡明了它們是氧還原反應中比單一金屬Pt-基催化劑更好的催化劑，並驗證了實驗結果。 4. 基於三元半導體CuXTe2（X=Al，Ga，In）的電學和光學特性的對比研究，理論上預測了CuXTe2（X=Al，Ga，In）具有較強的太陽光吸收能力和高光導電性，有希望作為光伏材料；通過碳化物陶瓷合金Cr2（AlxGe1-x）C體系的原子結構、力學、電學和光學特性的對比研究，發現Cr2（AlxGe1-x）C（x <0.5）合金具有較好的延展可塑性，而Cr2（AlxGe1-x）C（x > 0.5）合金的脆性較大，並且這些合金化合物可以作為鍍膜材料。 這些工作為探討金屬催化劑的“構-效”關係並為其催化改性設計和研究提供理論依據。本項目共發表論文19篇,其中SCI期刊論文13篇，培養碩士生3名.
