铂活性位空间结构调控氧还原机理的理论研究

摘要

氧还原反应（ORR）的两个主要中间物种（*OH和*OOH）吸附强度不同且又存在线性比例关系,导致对*OH和*OOH吸附强度调节的顾此失彼,即使在最好的Pt催化剂上, ORR理论过电位约有0.45 V,*OH脱附为决速步（PDS）.本工作构建了具有三维空间结构的多低指数晶面Pt（100）-（110）-（111）模型,多晶面交错形成的凹凸结构上,*OH和*OOH的吸附不再有线性比例关系,达到同步优化*OH和*OOH吸附强度,进而实现降低固有过电位的目的.密度泛函理论计算结果表明, Pt（111）-（100）晶面交错的“凹点”因配位不饱和度最小,对中间物种的调节最强,吸附最弱;同时还可平衡*OOH与*OH吸附强度,使*O的质子化成为联合机理的PDS;晶面交错形成的“平点-凹点”双活性位,可催化解离机理的进行,过电位可降低至0.27V.该策略有望推广到其它具有类似线性比例关系的反应中,突破顾此失彼的症结,实现催化活性根本性提高.