《甲醇催化氧化電極/溶液界面模型的構建與理論模擬》是依託重慶大學，由齊學強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：甲醇催化氧化電極/溶液界面模型的構建與理論模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：齊學強
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
實際電化學體系中的甲醇氧化是一個多步驟、多因素的複雜反應。目前，國內外對該反應機理的理論模擬研究大多局限於真空體系，從而忽略了對反應有重要影響的溶劑和電場的作用。此外，H的體相滲透對催化劑性能有著顯著影響，但未見報導。鑒於此，本課題將以金屬/水界面褶皺六元環氫鍵體系模型為基礎，建立考慮溶液性質（包括溶劑化、pH值、離子性質等）和電場因素、符合甲醇氧化實際環境的電極/溶液界面模型；採用QM與MM相結合的方法，探究溶劑化、溶液pH值和電場對於催化劑幾何性質和電子構型以及甲醇反應活性的影響。針對H的體相滲透問題，我們將建立H滲透-共吸附模型；採用QM方法研究H在催化劑表面的吸附、遷移和體相滲透行為，探究H體相滲透對催化劑的能帶結構，態密度和d帶中心等性質的影響。提出實際電化學環境中進行的，溶劑化、pH值、電場和H體相滲透等因素影響下的甲醇反應機理，據此設計一些新催化劑，實驗與理論相佐證。
結題摘要
實際電化學體系中的甲醇氧化是一個多步驟、多因素的複雜反應。目前，國內外對該反應機理的理論模擬研究大多局限於真空體系，從而忽略了對反應有重要影響的溶劑和電場的作用。此外，H的體相滲透對催化劑性能有著顯著影響，但未見報導。鑒於此，本課題主要做了以下幾方面的工作：（1）研究了真空體系中甲醇催化氧化的吸附及反應行為；（2）探究了不同電場條件下的甲醇分子吸附構型；（3）以Pd(111)/水界面褶皺六元環氫鍵體系模型為基礎，建立了不同酸鹼介質溶液環境中、接近甲醇氧化實際環境的Pd(111)/methanol solution界面模型，探究了溶劑化、溶液pH值等對於催化劑幾何性質和電子構型以及甲醇反應活性的影響；（4）針對H的體相滲透問題，建立了H在Pd(111)面的表層吸附、亞層吸收和體相滲透模型，並研究了H在催化劑表面的吸附、遷移和體相滲透行為，探究了H的亞層吸附和體相滲透等行為對Pd催化劑的能帶結構，態密度和d帶中心等性質的影響；（5）依據理論計算模型，設計開發了Ru@Pt核殼結構催化劑，實驗與理論相佐證。通過本課題的實施，較好的解決了當前直接甲醇燃料電池中存在的甲醇催化氧化理論模型限制問題；解析了陽極Pd(111)催化劑受甲醇催化脫氫中間物種H的影響問題；製備出了高分散的Ru@Pt核殼結構催化劑；已累計發表論文10篇，培養碩士2名，較好的完成了課題任務。
