Electrochemical Reactivity of Supported Nanowires - a Theoretical Investigation

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In früheren Arbeiten haben wir gezeigt, dass monoatomare Nanodrähte aus Gold und Kupfer die elektrochemischeWasserstoffentwicklung erheblich besser katalysieren als die ensprechenden ebenen Elektroden. Da freie Nanodrähte als Katalysatoren nicht praktisch anwendbar sind, wollen wir jetzt Systeme untersuchen, die sich experimentell gut herstellen lassen: metallische Nanodrähte, die auf Graphitstufen adsorbiert sind. Zuerst werden wir die Bindungsverhältnisse und die Stabilität verschiedener Metalldrähte – Au, Pt, Pd, Ni – auf Graphitstufen berechnen und danach ihre Reaktivität bezüglich der Wasserstoffentwicklung, als Prototyp für eine elektrokatalytische Reaktion, studieren. Insbesondere werden wir untersuchen, ob es mehr als eine Spezies adsorbierten Wasserstoffs gibt, der als Zwischenzustand bei der Reaktion dienen kann. Unsere Berechnungen beruhen auf der Dichtefunktional-Theorie und einer Theorie für die Wasserstoffentwicklung, die in unserer Gruppe entwickelt wurde. Wasserstoff-Katalysatoren sind von erheblichem Interesse für die Anwendung in Brennstoffzellen und Elektrolysatoren, aber unser Hauptinteresse ist die Beziehung zwischen Nanostruktur und elektrochemischer Reaktivität.