甲醇氧化催化劑的量子化學研究.pdf

1、目前，一些燃料電池已經存在商業(yè)化的可能性。燃料電池技術正逐漸應用于廣泛的技術領域。直接甲醇燃料電池(DMFC)是電動汽車(EV)最有保障的電源。然而，由于用于直接甲醇燃料電池的鉑催化劑價格昂貴、還存在催化劑的中毒失效以及其他的一些技術問題，使得直接甲醇燃料電池一直未能商業(yè)化 本文采用模型化學的方法，利用量子化學從頭計算(ab-initio)和密度泛函理論(DFT)，研究了鉑電極對甲醇電化學氧化的催化機理以及催化劑的表面結構和表面

2、性質對催化活性的影響。 對甲醇在催化劑表面不同距離的結構進行了構型優(yōu)化，對優(yōu)化后的結構作Mulliken布居數以及體系能量等分析，我們初步獲得了在鉑表面甲醇電化學氧化的機理。當甲醇化學吸附在鉑表面上時，形成的強Pt-H鍵促使了甲醇上H原子的脫落。由于表面原子排布及表面電子結構的不同，在不同的晶面上產生不同的吸附形式，因而存在不同的反應中間體。 甲醇在鉑電極表面的脫氫生成CO強烈吸附在鉑電極表面，阻礙了甲醇在鉑表面的化學吸

3、附，導致催化劑中毒。在鉑電極表面加入修飾原子Ru、Sn、Cr和Mo有利于能氧化CO的含氧物種OHads的吸附。對含氧物種OHads在Pt原子和修飾原子上的吸附進行了構型優(yōu)化、體系能量和成鍵軌道分析，這些原子上，OHads與金屬原子上形成化學吸附。吸附在Pt、Ru、Mo上的OHads對COads的氧化有明顯的作用；吸附在Sn和Cr上的OHads氧化活性很大程度地依賴于電極電勢。也就是說，只有在相對高的電位下，吸附在Sn和Cr上的OHads