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氢燃料电池催化剂的理论设计及可控制备
【作者】 曹达鹏;
【机构】 北京化工大学,有机无机复合材料国家重点实验室;
【摘要】 为了应对化石燃料的紧缺及环境污染,开发以氢能为代表的可持续利用新能源(如质子交换膜燃料电池、空气金属电池等)已成为迫切的任务。本工作以金属单原子负载于石墨烯为研究对象,构建了112种金属单原子催化剂模型,采用第一性原理计算研究了这些模型催化剂的ORR/OER/HER的催化活性,揭示了金属单原子与载体的配位环境是影响其催化活性的关键因素,成功引入了定量描述催化剂本征特性的结构描述符,建立了单原子电催化剂的从"结构到性能"的通用设计原则[1],并成功筛选出系列高性能单原子催化剂。提出了表面活性剂辅助的普适性单原子催化剂合成策略,成功制备出系列单原子电催化剂[2-4],其中以单原子铁为催化剂组装的酸性质子膜燃料电池最大功率密度达823 mW/cm~2,表现出极佳的应用前景。另外,也理论设计并制备出氮磷共掺杂的碳材料包覆的钴磷纳米阵列产氢催化剂[5]以及一种全新的金属碲化物催化剂[6],揭示了这些催化剂在产氢过程中的催化过程及其活性位的催化机制,并实现了水裂解全过程的应用。
- 【会议录名称】 中国化学会第十届全国无机化学学术会议论文集(第一卷)
- 【会议名称】中国化学会第十届全国无机化学学术会议
- 【会议时间】2019-08-18
- 【会议地点】中国山东济南
- 【分类号】TM911.4;O643.36
- 【主办单位】中国化学会(Chinese Chemical Society)