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Science子刊:Pt電解質界面上氧吸附與氧還原反應活性的直接關系

鉑(Pt)催化劑催化的氧還原反應(ORR)在燃料電池中是必不可少的。由于對反應機制的理解不完整,實驗中相對ORR活性的定量預測,在1到50倍的范圍內仍然具有挑戰性,并且缺乏計算工具來解釋活化能的相關小差異(<2.3千卡/摩爾)。
Science子刊:Pt電解質界面上氧吸附與氧還原反應活性的直接關系
基于此,美國科羅拉多大學波爾得分校Hendrik Heinz(通訊作者)等人利用具有界面力場(0.1千卡/摩爾)的高精度分子動力學(MD)模擬,闡明了分子氧在規則和不規則Pt表面和納米結構上的吸附機制。
Science子刊:Pt電解質界面上氧吸附與氧還原反應活性的直接關系
接著,通過局部密度泛函理論(DFT)計算發現,相對ORR活性是由氧氣進入Pt表面所決定,這在很大程度上取決于特定的水吸附層,而電子轉移以類似的緩慢速率發生。
總之,MD方法有助于定量預測任何Pt納米結構的相對ORR活性,也適用于其他催化劑,并使有效的MD/DFT方法成為可能。
Direct correlation of oxygen adsorption on platinum-electrolyte interfaces with the activity in the oxygen reduction reaction. Sci.?Adv..,?2021, DOI: 10.1126/sciadv.abb1435.
https://advances.sciencemag.org/content/7/24/eabb1435.

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