铂族过渡金属-硼复合物结构与其电催化性质的理论研究
批准号:
21603165
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
韦广丰
依托单位:
学科分类:
B0302.化学模拟与应用
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
殷保祺、马超
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中文摘要
铂族过渡金属在燃料电池、电解水制氢等重要电催化体系中扮演着不可或缺的角色。在铂族金属中引入其它组分是进一步改进其催化性能的重要手段。由于将硼元素掺入铂族金属能够产生独特的新催化性质,对铂族过渡金属-硼复合物的研究成为了目前实验和理论共同关注的热点。为了探明硼元素引入对铂族金属结构和催化性质上的影响,本课题将结合新近发展的全局结构优化方法与密度泛函理论计算,深入研究铂族金属-硼复合物组成与结构的关系,归纳出材料的特征结构基元,并在此基础上通过研究材料上重要电化学反应的机理和动力学过程,将材料的结构与其电催化性能相衔接。此外,我们还将考察催化剂组成与结构对于反应环境的响应,建立起能够更好地描述实际电催化体系的理论研究框架,为开发具有更低成本和更佳性能的新催化材料提供理论指导。
英文摘要
Platinum-group metals play an indispensable role in many important electrocatalytic systems, such as fuel cells and water electrolysis. The introduction of other components into platinum-group metals is an important way to further improve their catalytic performances. Due to the unique catalytic properties of boron doped platinum-group metals, the study of boron containing platinum-group metals has become a hotspot in both experimental and theoretical areas. In order to investigate the effects of boron doping on the structures and catalytic properties of platinum-group metal based catalysts, we will carefully study the relationship between composition and structure of boron containing platinum-group metals by combining the newly developed global optimization method and density functional theory calculation. Based on the understanding of the structural potential surface of the material, we will then try to establish the connection between structures and electrocatalytic properties by investigating the mechanisms and dynamic processes of important electrochemical reactions on the catalysts. Furthermore, we will also research on the influence of reaction environment on the structure of catalyst. This project is aimed to establish a theoretical framework to better describe actual electrocatalytic systems and provide theoretical guidance for the development of novel catalytic materials with lower cost and better performance.
铂族过渡金属在燃料电池、电解水制氢等重要电催化体系中扮演着不可或缺的角色。将其他元素,例如硼元素,掺入铂族金属能够产生独特的新催化性质,同时也会在很大程度上改变材料的原有结构。探明此时B元素的引入对铂族金属材料的结构与催化性能的影响对于深入理解复杂的多组分催化体系至关重要。本项目通过发展基于是势能面随机行走的全局结构优化方法从理论上深入研究了铂族金属-硼复合物组成与结构的关系,在确定关键结构基元的基础上进一步研究了重要电化学反应的机理和动力学过程,将材料的结构与其电催化性能相衔接,探明了硼元素引入对铂族金属结构和催化性质上的影响,并通过理性设计开发出了性能优异的全新析氢反应电催化材料。此外本项目还研究了通过在限制空间对于二氧化碳还原与电催化产氧等关键反应的反应势能面的影响。通过本项目研究,成功建立起了能够更好地描述实际催化体系的理论研究框架,为开发具有更低成本和更佳性能的新催化材料提供了理论指导。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Amorphous Metal-Organic Framework-Dominated Nanocomposites with Both Compositional and Structural Heterogeneity for Oxygen Evolution
具有成分和结构异质性的非晶金属有机框架主导的析氧纳米复合材料
DOI:10.1002/anie.201914587
发表时间:2020-01-09
期刊:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
影响因子:16.6
作者:Liu, Chao;Wang, Jing;Yu, Chengzhong
通讯作者:Yu, Chengzhong
Mechanistic insight into the generation of reactive oxygen species in sulfite activation with Fe(III) for contaminants degradation
深入了解 Fe(III) 亚硫酸盐活化过程中活性氧的生成以降解污染物
DOI:10.1016/j.jhazmat.2019.121497
发表时间:2020-02-15
期刊:JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
影响因子:13.6
作者:Dong, Hongyu;Wei, Guangfeng;Guan, Xiaohong
通讯作者:Guan, Xiaohong
Metal boride better than Pt: HCP Pd2B as a superactive hydrogen evolution reaction catalyst
优于 Pt 的金属硼化物:HCP Pd2B 作为超活性析氢反应催化剂
DOI:10.1039/c9ee01564g
发表时间:2019-10-01
期刊:ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE
影响因子:32.5
作者:Chen, Lin;Zhang, Ling-Ran;Lu, Zhi-Pan
通讯作者:Lu, Zhi-Pan
In Situ Generation of an N-Heterocyclic Carbene Functionalized Metal-Organic Framework by Postsynthetic Ligand Exchange: Efficient and Selective Hydrosilylation of CO2
通过后合成配体交换原位生成 N-杂环卡宾功能化金属有机框架:CO2 的高效选择性硅氢加成
DOI:10.1002/anie.201813064
发表时间:2019
期刊:Angewandte Chemie International Edition
影响因子:--
作者:Zhang Xu;Sun Jiao;Wei Guangfeng;Liu Zhipan;Yang Huimin;Wang Kaimin;Fei Honghan
通讯作者:Fei Honghan
Group-VIII transition metal boride as promising hydrogen evolution reaction catalysts
VIII族过渡金属硼化物作为有前途的析氢反应催化剂
DOI:10.1039/c8cp05079a
发表时间:2018
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:3.3
作者:Guang Feng Wei;Ling Ran Zhang;Zhi Pan Liu
通讯作者:Zhi Pan Liu
基于全局结构势能面研究铂族金属基选择性加氢催化剂的构—效关系
- 批准号:22173069
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.00万元
- 批准年份:2021
- 负责人:韦广丰
- 依托单位:
基于全局结构势能面研究铂族金属基选择性加氢催化剂的构-效关系
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:60万元
- 批准年份:2021
- 负责人:韦广丰
- 依托单位:
表/界面微环境对铂族金属基催化剂微观结构及其催化性能影响的理论研究
- 批准号:21ZR1467800
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:韦广丰
- 依托单位:
国内基金
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