《Pt基和Pd基催化劑催化甲酸電化學氧化機制的理論研究》是依託山東大學，由張冬菊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Pt基和Pd基催化劑催化甲酸電化學氧化機制的理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張冬菊
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
直接甲酸燃料電池（DFAFCs）被認為是最有套用前景的新型能源系統,甲酸的電化學氧化效率是決定該類電池性能的關鍵因素.尋找對甲酸氧化催化活性好、抗中毒能力強的催化劑是DFAFCs研究中迫切需要解決的關鍵科學問題. 鉑基和鈀基催化劑被發現是甲酸電化學氧化最有效的陽極催化劑，但有關的分子機理尚不十分清楚,一些實驗現象尚不能得以合理解釋.本項目著眼於在原子分子水平上理解鉑基和鈀基催化劑催化甲酸電化學氧化的微觀機理，用量子化學方法開展系統的理論研究,探討甲酸電化學氧化的各種反應路徑，分析反應的熱力學和動力學性質,識別甲酸氧化過程中各種活性中間體和過渡態結構的相對穩定性,研究外加電位對反應性能的影響，弄清鉑基和鈀基雙金屬催化劑催化增效機制的微觀本質,掌握控制催化活性的關鍵因素, 完善甲酸電化學氧化的理論模型，從而為DFAFCs新型陽極催化劑的開發和設計奠定一定的理論基礎、提供一定的理論指導.
結題摘要
直接甲酸燃料電池被認為是最有套用前景的新型能源系統,甲酸的電化學氧化效率是決定該類電池性能的關鍵因素.尋找對甲酸氧化催化活性好、抗中毒能力強的催化劑是DFAFCs研究中迫切需要解決的關鍵科學問題. 貴金屬催化劑，包括鉑、鈀基催化劑，被發現是甲酸電化學氧化最有效的催化劑，但有關的分子機理尚不十分清楚,一些實驗現象尚不能得以合理解釋.本項目著眼於在原子分子水平上理解貴金屬催化劑催化甲酸化學氧化的微觀機理，用量子化學方法開展了系統的理論研究探討了甲酸的一系列表面催化反應和均相催化反應，建立、完善了甲酸氧化的各類理論模型，探討了甲酸單體、二聚體催化氧化的微觀機理，分析了反應的熱力學和動力學性質,識別了甲酸氧化過程中各種活性中間體和過渡態的相對穩定性,弄清了貴金屬催化劑表面催化和均相催化的微觀本質，分析了雙金屬催化劑增效機制的分子機理,掌握了控制催化活性的關鍵因素. 特別是我們通過系列的研究發現，多數催化體系中甲酸氧化過程涉及分子間的長距離氫遷移,甲酸分子一方面作為反應物提供氫源,另一方面作為氫傳輸的載體,甲酸二聚體通過三中心四電子鍵穩定過渡態結構, 實現甲酸的表面催化脫氫和均相催化氧化.研究課題取得了一系列創新性研究成果，為直接甲酸燃料電池新型催化劑的開發和設計奠定一定的理論基礎、提供了有價值的理論指導.
