ORR催化剂Ni_(m)@Pt_(1)Au_(n-m-1)(n=19,38,55,79;m=1,6,13,19)的密度泛函研究

作     者：李文杰 田东旭 杜红 燕希强 Wen-Jie Li;Dong-Xu Tian;Hong Du;Xi-Qiang Yan

作者机构：大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室辽宁大连116024 佛山(云浮)氢能产业与新材料发展研究院广东省氢能技术重点实验室广东佛山528000 

基　　金：supported by“the Fundamental Research Funds for the Central Universities”(DUT20ZD208) Guangdong Key Laboratory for Hydrogen Energy Technologies(2018B030322005) 

出 版 物：《电化学》 (Journal of Electrochemistry)

年 卷 期：2021年第27卷第4期

页      码：357-365页

摘      要：燃料电池的阴极反应的反应动力学速率非常慢,限制了燃料电池技术的发展。因此,寻找低成本、高活性的氧还原催化剂具有重要的意义。多元金属核壳团簇表现出优良的氧还原活性。在本文中,以原子个数为19、38、55和79的八面体团簇作催化剂模型,采用密度泛函理论(GGA-PBE-PAW)方法,研究了一系列不同尺寸核壳Ni_(m)@M_(n-m)(n=19,38,55,79;m=1,6,13,19;M=Pt,Pd,Cu,Au,Ag)团簇催化剂的活性规律。优化^(*)O、^(*)OH和^(*)OOH吸附中间体结构,计算了吸附自由能和反应吉布斯自由能,以超电势为催化活性的描述符,研究了单原子Pt嵌入Ni_(m)@A_(un-m)团簇的活性规律。结果表明,Ni_(6)@Pt_(1)Au_(31)具有最好的ORR活性,并且Ni_(1)@Pt_(1)Au_(17)、Ni_(6)@Pt_(1)Au_(31)、Ni_(13)@Pt_(1)Au_(41)、Ni_(19)@Pt_(1)Au_(5)表现出比Pt38团簇以及Pt(111)表面更高的催化活性。Bader电荷和态密度分析表面,核壳之间的电荷转移以及单原子Pt嵌入Ni_(m)@A_(un-m)表面,改变了吸附位的电子性质,降低了^(*)OH的吸附强度,提高了ORR活性。单原子Pt嵌入Ni_(m)@A_(un-m)表面可能是一种合适的多元金属核壳ORR催化剂设计策略。

主 题 词：核壳金属团簇 氧还原反应 密度泛函理论 超电势 单原子催化 

学科分类：0808[工学-自动化类] 081705[081705] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 

D　O　I：10.13208/j.electrochem.210329

馆 藏 号：203104844...