理论研究稀土/过渡金属化合物界面电子结构性质及催化性能调控机制

【作者】 胡明浩； 赵玉杰； 孙广杰； 赵治华； 崔建国； 刘宝仓； 张军；

【机构】 中国北方稀土(高科技)集团有限公司； 包头稀土研究院； 内蒙古大学；

【摘要】 稀土元素具有丰富的电子结构和独特的物理化学特性,使其在光、电、催化等领域具有重要的应用。本研究聚焦能源催化与新型电催化材料前沿研究领域,另辟蹊径,提出利用具有不同轨道结构和电子结构的稀土元素对目前最有应用潜力的几种过渡金属基电催化剂(Mo C、Mo P、WS2、WP、Co)进行修饰改性,大幅提升其催化性能。同时采用高精度密度泛函理论的方法,深入研究稀土异质结构对催化剂表面关键反应路径(电解水制氢和氨分解制氢)的影响,以及表面氧空位化对催化剂表面金属原子的电子结构性质的调控作用,阐明稀土/过渡金属化合物协同作用机制和催化增强机理。探索催化剂中稀土和过渡金属化合物各组分相互作用、表界面结构及相互耦合作用对其催化性能的影响,揭示稀土掺杂/修饰对过渡金属化合物催化剂性能的增强效应和调变规律。同时,对比掺杂稀土化合物前后催化产氢机制的差异,揭示了稀土增强过渡金属化合物催化性能的本质,进一步从微观电子角度深入认识过渡金属催化制氢的过程,为高性能稀土复合催化剂的可控合成与定向设计提供新思路和理论依据。更多还原