期刊文献+
共找到8篇文章
< 1 >
每页显示 20 50 100
基于DFT和机器学习的Pt单原子合金电催化剂的理性设计:应用于NO至NH_(3)的转化
1
作者 刘洁宇 郭海强 +3 位作者 熊钰林 陈星 于一夫 王长洪 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第7期243-253,共11页
电催化NO还原反应(NORR)合成氨,作为一项新兴技术,旨在减少NO污染并生产高附加值产品.因此,寻找合适的NORR电催化剂至关重要.单原子合金催化剂(SAACs)因其独特的催化性能和明确的成键环境,是研究催化剂结构-活性关系的理想对象.本文依... 电催化NO还原反应(NORR)合成氨,作为一项新兴技术,旨在减少NO污染并生产高附加值产品.因此,寻找合适的NORR电催化剂至关重要.单原子合金催化剂(SAACs)因其独特的催化性能和明确的成键环境,是研究催化剂结构-活性关系的理想对象.本文依托密度泛函理论(DFT)计算和机器学习(ML)算法,深入研究了Pt掺杂的SAACs在NORR合成氨反应中的催化机制,并提出了SAACs的理性设计原则.通过ML算法,成功识别了与催化活性密切相关的原子和电子特征,并定量分析了这些特征之间的协同作用.DFT计算和ML算法的联合运用不仅加深了对复杂NORR机理的理解,还为理性设计具有特定活性中心的高效SAACs提供了一种切实可行的策略.本文研究了13种Pt掺杂的SAACs(Pt/TM,TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh和Pd)和14种纯过渡金属(包括Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh,Pd和Pt)在NORR合成氨反应中的催化机制.首先,考察了Pt/TM的热力学稳定性和在电化学条件下的稳定性.结果表明,Pt/TMSAACs展现出了良好的热力学稳定性.在电化学条件下,当外加电压等于极限电势时,单质Zn在pH>6时稳定存在,而其他纯金属和Pt/TM SAACs则在整个pH范围内均能保持稳定.随后,探讨了这些催化剂对NO的吸附及活化能力.DFT计算发现,NO能够在所有催化剂表面稳定吸附,并且吸附后N-O键长与NO得电子数之间存在显著的线性相关性,这两者可共同作为NO活化的重要指标.接着,考察了NORR的反应机理,并筛选出7种具有较高过电势(UL>-0.25V)的催化剂,包括Cu,Zn,Rh,Pt以及Pt/Cu,Pt/Zn,Pt/RhSAACs.考虑到H2和N2副产物对氨选择性的影响,排除了Zn和Pt/Zn作为潜在的优秀催化剂.在此基础上,在排除贵金属(Rh,Pt和Pt/Rh)基底的SAACs后,筛选出Cu和Pt/Cu作为NORR合成氨反应的高效催化剂.最后,采用随机森林(RF)和基于压缩感知原理的数据驱动(SISSO)方法分析了SAACs的内在特性与NORR性能之间的关系.RF模型所预测的极限电势与DFT计算结果高度吻合,模型的决定系数(R^(2))高达0.97,均方根误差(RMSE)仅为0.12 V.此外,利用SISSO算法建立了SAACs的关键特征(如基底金属的第一电离能、NO得电子数和基底金属的d轨道电子数)与在最佳反应路径上的极限电势之间的紧密联系.这一研究不仅加深了对NORR合成氨机制的理解,还为高效催化剂的理性设计提供了有力的理论支持.综上所述,本文基于DFT计算和ML算法,系统研究了Pt/TMSAACs在电催化还原NO合成氨过程中的催化性能.通过筛选,Cu和Pt/Cu被确定为优秀的NORR合成氨催化剂.ML算法所预测的极限电势与DFT计算结果高度一致.本文的研究结果为NORR电催化合成氨单原子合金催化剂的理性设计和高效筛选提供了参考. 展开更多
关键词 NO还原反应 合成氨 单原子合金催化剂 机器学习 密度泛函理论
下载PDF
Sn1Pt单原子合金催化剂在丙烷脱氢反应中的应用 被引量:2
2
作者 邢亚楠 康磊磊 +10 位作者 马静远 蒋齐可 苏杨 张盛鑫 徐晓燕 李林 王爱琴 刘智攀 马思聪 刘晓艳 张涛 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期164-174,共11页
丙烯是生产聚丙烯、各类丙烷氧化物、丙烯腈的重要化工原料.近年来,随着丙烯需求量日益增长,作为一种专产丙烯的生产方式,丙烷脱氢(PDH)受到了越来越多的关注.PtSn/Al_(2)O_(3)是一种典型的工业丙烷脱氢催化剂,其特征是催化活性会随反... 丙烯是生产聚丙烯、各类丙烷氧化物、丙烯腈的重要化工原料.近年来,随着丙烯需求量日益增长,作为一种专产丙烯的生产方式,丙烷脱氢(PDH)受到了越来越多的关注.PtSn/Al_(2)O_(3)是一种典型的工业丙烷脱氢催化剂,其特征是催化活性会随反应时间的推移而下降,因此需要反复再生以保证丙烯产率.提高PtSn催化剂的稳定性,需要明确反应状态下PtSn的催化性能与其结构之间的关系.然而,Pt和Sn的价态及其相互作用,对制备方法、预还原条件、载体类型等因素非常敏感,此外,从Pt-Sn二元相图来看,二者在高温(~600℃)还原性反应气氛下可形成多种合金结构,因此,PtSn在丙烷脱氢中的活性位结构的认识颇具挑战,目前文献报道结果仍存在争议.本文选用商业化的纳米级γ-Al_(2)O_(3)作为载体,通过利用纳米载体上只能担载有限数量的金属原子和加入过量的第二金属Sn稀释活性金属Pt的方式,得到高分散的PtSn/nano-Al_(2)O_(3)催化剂.当Pt和Sn的负载量分别为0.1 wt%和1 wt%时,其初始丙烯产率可达到47.6 molC_(3)H_(6)gPt^(-1)h^(-1),高于文献已报道的PtSn双金属催化剂,该催化剂经3-10 h活性快速下降期(k_(d-3h):0.11h^(-1))后,表现出较好的稳定性(k_(d-10~40h):0.0026 h^(-1)).球差电镜(AC-HAADF-STEM)表征结果显示,该催化剂经500℃焙烧后,Pt及Sn在Al_(2)O_(3)载体上均呈单原子分散状态;经600℃氢气还原后,Pt团聚为平均直径约0.85 nm的纳米颗粒;通过对其进行能谱点扫分析,发现Pt纳米颗粒上分布有少量的Sn原子,而剩余大量的Sn原子则继续以单原子形式分布在载体上.进一步原位X射线光电子能谱和原位X射线吸收能谱结果证明,该催化剂中纳米颗粒的具体组成为Sn单原子分散在Pt纳米颗粒表面,形成S_(n1)Pt表面单原子合金结构.密度泛函理论理论计算证明了S_(n1)Pt表面单原子合金结构的稳定性及其在丙烷脱氢中的高活性.最后结合原位CO吸附的漫反射红外光谱等表征,揭示了催化剂反应初期活性下降及后期高稳定性的内在原因:催化剂经还原后形成了高活性的S_(n1)Pt表面单原子合金结构,在反应过程中,该结构演变为纯相Pt_(3)Sn金属间化合物,其与周围呈单分散的SnOx物种协同作用,抑制和转移在活性中心上的积碳,进而实现了高稳定性.这种通过单原子表面合金演变得到的Pt_(3)Sn金属间化合物,与传统Pt与Pt_(3)Sn等金属化合物混相共存的工业催化剂相比,可以避免丙烯在催化剂表面单金属Pt平台位点上的深度脱氢和积碳,进而提高了催化剂稳定性.综上,本文从原子水平上为PDH反应中PtSn/Al_(2)O_(3)催化剂的活性位结构及其演化过程提供了新的见解,并为工业催化剂的设计制备提供了理论参考. 展开更多
关键词 丙烷脱氢 丙烯 Pt-Sn催化剂 结构重构 单原子合金
下载PDF
单原子合金对烷基C-H键活化调控的理论研究 被引量:1
3
作者 乔聪聪 傅钢 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期427-433,I0035,共8页
单原子合金是指活性金属原子分散在Cu、Ag或Au载体上所构成的催化剂,近年来已成为单原子催化研究中的一颗“新星”.单原子合金上孤立活性位点与载体金属的电子结构不同,具有奇异的电子结构,故通常表现出独特的催化行为。目前尚缺乏一种... 单原子合金是指活性金属原子分散在Cu、Ag或Au载体上所构成的催化剂,近年来已成为单原子催化研究中的一颗“新星”.单原子合金上孤立活性位点与载体金属的电子结构不同,具有奇异的电子结构,故通常表现出独特的催化行为。目前尚缺乏一种可靠的单原子合金催化特性描述符.本文系统地考察了甲烷、丙烷和乙苯在15种Rh、Ir、Ni、Pd和Pt掺杂Cu(111)、Ag(111)和Au(111)单原子合金上初始C-H键活化.密度泛函计算表明,烷基C-H键的活化能垒与d带中心和H原子吸附相关较差,而与反应能之间相关性较好.理论分析表明,C原子在顶位的吸附与C-H活化过渡态之间存在着轨道相互作用的相似性,不仅涉及到对d,2轨道给予,也涉及day/dy≥轨道的元反馈.据此,C原子吸附能与甲烷、丙烷和乙苯C-H键活化能也具有很强的相关性(R2>0.9). 展开更多
关键词 单原子合金 C-H键活化 d带中心 热化学描述符 线性比例关系
下载PDF
氮掺杂超薄碳纳米片复合铂钌单原子合金催化剂的电化学析氢性能 被引量:1
4
作者 范建玲 唐灏 +4 位作者 秦凤娟 许文静 谷鸿飞 裴加景 陈文星 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期180-187,共8页
为了减少贵金属的用量,降低成本,提高大规模生产的可能性,构建单原子合金(SAA)是一个非常可行的解决方案.设计了一种超小PtRu单原子合金物种均匀分散在掺氮超薄碳纳米片上的电催化剂(PtRu SAA/NC),并通过基于同步辐射的X射线吸收精细结... 为了减少贵金属的用量,降低成本,提高大规模生产的可能性,构建单原子合金(SAA)是一个非常可行的解决方案.设计了一种超小PtRu单原子合金物种均匀分散在掺氮超薄碳纳米片上的电催化剂(PtRu SAA/NC),并通过基于同步辐射的X射线吸收精细结构(XAFS)光谱进行了结构确认.与纯Ru团簇和氮掺杂的碳片相比,PtRu SAA/NC具有更高的析氢反应(HER)催化活性和特殊的稳定性,在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中进行HER时,表现出较小的Tafel斜率(43 mV/dec),且在10 mA/cm^(2)电流密度下过电位仅为54 mV. 展开更多
关键词 单原子合金催化剂 氮掺杂超薄碳纳米片 电化学析氢反应 电催化剂
下载PDF
单原子合金催化剂热稳定性的反应力场分子动力学研究
5
作者 王贵昌 杨文琦 +1 位作者 汪杰 乔园园 《信阳师范学院学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第2期191-197,共7页
通过反应力场(ReaxFF)模型分子动力学模拟,研究了负载模型和掺杂模型单原子催化剂(分别记为M 1/Cu(111)和M 1@Cu(111),M=Pt,Ni,Ag,Fe)的热稳定性.模拟结果显示:对于M 1@Cu(111)掺杂模型,Pt(Ni,Fe)1@Cu(111)的稳定性远高于Ag 1@Cu(111),... 通过反应力场(ReaxFF)模型分子动力学模拟,研究了负载模型和掺杂模型单原子催化剂(分别记为M 1/Cu(111)和M 1@Cu(111),M=Pt,Ni,Ag,Fe)的热稳定性.模拟结果显示:对于M 1@Cu(111)掺杂模型,Pt(Ni,Fe)1@Cu(111)的稳定性远高于Ag 1@Cu(111),温度大于500 K时依旧可以保持稳定.而负载模型M 1/Cu(111)除了Fe 1/Cu(111)以外,其余模型在100~500 K的温度范围中均无法保持稳定,单个金属原子会在Cu(111)表面迁移并相互聚集最终形成纳米颗粒.同时发现,随着温度的升高,Fe不同于其他金属单原子的烧结过程,会向亚表层扩散,进入合金体相.此外,还优化了Cu/Pt/H/O的力场参数,并研究了H 2气氛对单原子催化剂(SAA)催化剂模型表面稳定性的影响,发现H 2气氛的存在导致M 1@Cu(111)模型稳定性降低.理论模拟结果发现M 1/Cu(111)型SAA催化剂即使在低温下也不是一个很好的候选催化剂,而多数M 1@Cu(111)型催化剂在较高温度下依旧可以保持稳定. 展开更多
关键词 单原子合金催化剂 稳定性 反应性力场(ReaxFF) 分子动力学
下载PDF
乙炔选择性加氢催化剂研究进展 被引量:3
6
作者 陈志强 车春霞 +5 位作者 吴登峰 温翯 韩伟 张峰 许昊翔 程道建 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期5390-5405,共16页
乙烯是石化工业中最重要的工业原料之一,然而乙烯产品中少量乙炔杂质的存在会直接影响乙烯的下一步应用。乙炔选择性催化加氢被认为是脱除乙炔杂质最有效的方法之一。本文综述了乙炔选择性加氢催化剂近年来的研究进展,介绍了乙炔选择加... 乙烯是石化工业中最重要的工业原料之一,然而乙烯产品中少量乙炔杂质的存在会直接影响乙烯的下一步应用。乙炔选择性催化加氢被认为是脱除乙炔杂质最有效的方法之一。本文综述了乙炔选择性加氢催化剂近年来的研究进展,介绍了乙炔选择加氢的反应机理,归纳总结了活性组分、助剂、载体以及结构对乙炔加氢催化剂性能的影响。鉴于Pd基催化剂仍然是工业应用的主流催化剂,文中综述了Pd基催化剂的研究现状和目前存在的一些挑战,同时提出了催化性能优化的建议。最后,就如何进一步提高乙炔选择性加氢催化剂性能的发展趋势进行了归纳,主要从单原子合金催化剂、催化剂微观调控以及电化学炔烃加氢方面进行论述,为未来提高乙炔加氢催化剂的性能提供了指导方向。 展开更多
关键词 乙炔加氢 催化剂载体 活性 优化 微观调控 单原子合金 电化学炔烃加氢
下载PDF
Supported metal catalysts at the single-atom limit – A viewpoint 被引量:5
7
作者 Maria Flytzani-Stephanopoulos 《Chinese Journal of Catalysis》 CSCD 北大核心 2017年第9期1432-1442,共11页
An account of recent work on supported single‐atom catalyst design is given here for reactions as diverse as the low‐temperature water‐gas shift,methanol steam reforming,selective ethanol dehydrogenation,and select... An account of recent work on supported single‐atom catalyst design is given here for reactions as diverse as the low‐temperature water‐gas shift,methanol steam reforming,selective ethanol dehydrogenation,and selective hydrogenation of alkynes and dienes.It is of fundamental interest to investigate the intrinsic activity and selectivity of the active metal atom site and compare them to the properties of the corresponding metal nanoparticles and sub‐nm clusters.It is also important to understand what constitutes a stable active metal atom site in the various reaction environments,and maximize their loadings to allow us to design robust catalysts for industrial applications.Combined activity and stability studies,ideally following the evolution of the active site as a function of catalyst treatment in real time are recommended.Advanced characterization methods with atomic resolution will play a key role here and will be used to guide the design of new catalysts. 展开更多
关键词 Single atom alloys Gold PALLADIUM Supported single atom catalysts Water‐gas shift Methanol steam reforming Ethanol dehydrogenation Butadiene hydrogenation
下载PDF
Electrocatalytic H_(2)O_(2)generation for disinfection 被引量:5
8
作者 Yachao Zeng Gang Wu 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第12期2149-2163,共15页
Epidemics are threatening public health and social development.Emerging as a green disinfectant,H_(2)O_(2)can prevent the breakout of epidemics in migration.Electrochemical H_(2)O_(2)production powered by renewable el... Epidemics are threatening public health and social development.Emerging as a green disinfectant,H_(2)O_(2)can prevent the breakout of epidemics in migration.Electrochemical H_(2)O_(2)production powered by renewable electricity provides a clean and decentralized solution for on-site disinfection.This review firstly discussed the efficacy of H_(2)O_(2)in disinfection.Then necessary fundamental principles are summarized to gain insight into electrochemical H_(2)O_(2)production.The focus is on exploring pathways to realize a highly efficient H_(2)O_(2)production.Progress in advanced electrocatalysts,typically single-atom catalysts for the two-electron oxygen reduction reaction(2e−ORR),are highlighted to provide high H_(2)O_(2)selectivity design strategies.Finally,a rational design of electrode and electrolytic cells is outlined to realize the on-site disinfection.Overall,this critical review contributes to exploiting the potentials and constraints of electrochemical H_(2)O_(2)generation in disinfection and pinpoints future research directions required for implementation. 展开更多
关键词 Hydrogen peroxide Oxygen reduction DISINFECTION ELECTROSYNTHESIS Single metal atom catalysts
下载PDF
上一页 1 下一页 到第
使用帮助 返回顶部