过渡金属表面H2解离的第一性原理研究
在固体酸催化剂循环使用的临氢再生中，非贵金属的加入可以显著降低催化剂的成本，并且提高贵金属的催化效率。然而，目前非贵金属基合金催化剂的发展还缺乏有效的理论方法来指导。我们基于密度泛函理论，进行了第一性原理计算，在前人研究的基础上搭建了三种常见原子分布模式的合金模型，进行氢气的吸附和解离。我们建立了单层核-壳、双层核-壳和完全混合的合金表面模型。表面金属为Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Ir、Pt、Au;底层金属为Ag、Mn、Ti、Cr、Mo、V、Cu、Tc、Fe、Ru、Ni、Rh、Pd。计算结果表明，非贵-贵金属合金表面上的氢气和解离性能很好，甚至超越了Pt基贵金属材料。解离能垒很小，意味着氢气可以快速解离。另外，我们在此基础上建立了筛选模型，对于解离能垒小的合金组合建立颗粒模型，计算其整个颗粒上的氢气解离性能，算出其反应速率。评估颗粒的催化性能。另外，我们还利用筛选模型对贵金属-非贵金属合金进行高通量预测。通过这样做，我们不仅筛选出了贵金属-非贵金属合金颗粒模型，其每摩尔质量贵金属的催化活性优于纯贵金属颗粒，而且还具体列出了合金体系。本工作为指导贵金属-非贵金属合金催化剂的开发提供了合理的设计策略。综上所述，使用廉价金属和贵金属可以有效地提高贵金属的催化效率，降低催化剂的成本。
过渡金属;氢气活化;表面催化;第一性原理;合金催化剂
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
曹达鹏
2021
中文
O647.31
2021-09-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）