在Pt-Co和Pt-Fe合金上O2的吸附和解离

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 表面科学是一门学科.
• 计算化学的计算化学

背景情况:

• 了解 (Pt) 基材料的催化活性对于燃料电池技术至关重要.
• 与其他金属合金Pt或创建Pt皮肤可以修改其电子和催化性能.
• 密度函数理论 (DFT) 为研究表面反应提供了一个强大的框架.

研究的目的:

• 研究氧 (O和O2) 在Pt(3) Co和Pt(3) Fe合金及其Pt皮上的吸附和解离.
• 为了比较这些系统的催化活性与不同应变条件下的Pt(111) 表面.
• 阐明控制氧结合和解离的电子因素,以改进催化剂设计.

主要方法:

• 使用GGA-PW91函数的自相一致的周期密度函数理论 (DFT) 计算.
• 模拟O和O2吸附和O2解离在Pt{3}Co,Pt{3}Fe的111个面及其Pt皮上.
• 与Pt(111) 表面进行比较,包括应力 (压缩) Pt(111) 表面.

主要成果:

• 氧和O2的结合能量以以下顺序下降:Pt{3}Co/Fe{111} > Pt{111} > 压缩 Pt{111} ≈ Pt皮肤.
• 压缩的Pt(111) 和Pt皮的活性降低归因于d频段中心偏离费米水平.
• 观察到O2分离的过渡状态和最终状态能量之间的线性相关性.

结论:

• Pt皮表现出改变的电子特性 (d频段中心转移),影响氧气吸附和反应性.
• 由于减少O中毒和增强反应速度,PT皮可能为低温燃料电池中的氧降解反应 (ORR) 提供优势.
• 鉴定的线性相关性为开发新型阴极催化剂提供了选工具.