催化反應(yīng)模擬的案例
FLUENT反應(yīng)流與燃燒模擬高級(jí)培訓(xùn)！！！
培訓(xùn)大綱：
第一章 FLUENT燃燒模擬簡(jiǎn)介
1.1 燃燒模擬的應(yīng)用
1.2 軟件功能概述
1.3 計(jì)算網(wǎng)格
1.4 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、湍流與化學(xué)反應(yīng)之間的相互作用
1.5 量綱分析
第二章 FLUENT燃燒模型之一
2.1 渦耗散模型
2.2 非預(yù)混模型
第三章 FLUENT燃燒模型之二
3.1 火焰面模型
3.2 預(yù)混燃燒模型
3.3 部分預(yù)混燃燒模型
第四章 FLUENT詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)和表面反應(yīng)
4.1 層流有限率模型
4.2 ISAT理論
4.3 EDC模型
4.4 概率密度函數(shù)輸運(yùn)模型
4.5 表面反應(yīng)模型
4.6 動(dòng)力學(xué)模型
4.7 相關(guān)算例介紹
第五章 FLUENT離散相（DPM）反應(yīng)和噴霧模型
5.1 離散相模型
5.2 噴霧模型
5.3 二次霧化，焦炭反應(yīng)和噴霧
第六章 FLUENT輻射模型
6.1 DTRM模型
6.2 P1模型
6.3 Rosseland模型
6.4 DO模型
6.5 S2S模型
6.6 日光輻射模型
第七章 FLUENT污染物模型
7.1 NOx模擬
7.2 SOx模擬
7.2 Soot模擬
第八章 FLUENT燃燒模擬技巧
第九章 FLUENT燃燒模擬算例
9.1 煤粉旋流燃燒
9.2 GE LM-1600燃?xì)鉁u輪燃燒室
9.3 使用EDC模型考慮詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理模擬氣體燃燒
9.4 使用概率密度函數(shù)輸運(yùn)模型考慮詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理模擬氣體燃燒
9.5 使用zimont完全預(yù)混模型模擬燃燒
9.6 液滴燃燒的模擬
9.7 穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)火焰面模型模擬燃燒與化學(xué)反應(yīng)流
9.8 利用有限反應(yīng)速率模型自定義反應(yīng)過(guò)程參數(shù)模擬燃燒與化學(xué)反應(yīng)流
9.9 焦炭多步反應(yīng)過(guò)程模擬
9.10 SNCR模型模擬脫硝
9.11 表面多步反應(yīng)模擬（表面催化反應(yīng)模擬）
9.12 富氧燃燒爐反應(yīng)模擬
9.13 氣化爐反應(yīng)模擬
答疑
展開(kāi) 三元催化劑催化氧化反應(yīng) ￥5000
三元催化劑經(jīng)過(guò)高溫流體的加熱，達(dá)到反應(yīng)溫度，開(kāi)始催化反應(yīng)，本例子只計(jì)算了催化氧化反應(yīng)。三元催化劑中的催化氧化反應(yīng)如下：
反應(yīng)并不是通過(guò)fluent自帶的反應(yīng)模型計(jì)算，而是通過(guò)添加源項(xiàng)計(jì)算反應(yīng)。
計(jì)算條件如下：
計(jì)算得到的三種物質(zhì)的脫除效率：
監(jiān)視催化劑（多孔介質(zhì)）中心點(diǎn)的溫度變化曲線如下：
在前10秒，流體溫度高于固體溫度，流體加熱固體，10秒之后，由于催化氧化反應(yīng)的發(fā)生，催化劑上的溫度急劇增加，固體溫度高于流體溫度，固體加熱流體。
反應(yīng)穩(wěn)定時(shí)，流體和固體上的溫度分布：
高清視頻：
三元催化劑反應(yīng)-固體溫度變化：三元催化劑反應(yīng)-流體溫度變化：三元催化劑反應(yīng)-CO體積分?jǐn)?shù)：
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展開(kāi) 三元催化劑催化氧化反應(yīng)
汽車(chē)尾氣中含有CO，碳?xì)浠衔锏任廴疚铮枰?jīng)過(guò)三元催化劑氧化成無(wú)毒的氣體。三元催化劑為固體，經(jīng)過(guò)高溫流體的加熱，達(dá)到反應(yīng)溫度，開(kāi)始催化反應(yīng)。因此，固體和氣體溫度有一定差距。本例子中通過(guò)UDS定義固體溫度，計(jì)算固體和流體的熱交換，并且通過(guò)UDF源項(xiàng)定義了催化氧化反應(yīng)。
三元催化劑中的催化氧化反應(yīng)如下：
計(jì)算條件如下：
計(jì)算得到的三元催化劑中心固體和氣體溫度變化如下：
計(jì)算得到的三種污染物的脫除效率：
反應(yīng)穩(wěn)定時(shí)，流體和固體上的溫度分布：
計(jì)算結(jié)果視頻如下：
三元催化劑反應(yīng)-固體溫度變化
三元催化劑反應(yīng)-流體溫度變化
三元催化劑反應(yīng)-CO體積分?jǐn)?shù)
展開(kāi) PPT│加氫反應(yīng)器和催化裂化反應(yīng)器詳細(xì)介紹
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福州大學(xué): 吸光范圍可達(dá)紅光區(qū)的碳氮結(jié)構(gòu)光催化劑用于氧化還原催化反應(yīng)
【引言】
太陽(yáng)能是可再生、可持續(xù)的清潔能源，為了解決全球能源與環(huán)境問(wèn)題，利用太陽(yáng)能進(jìn)行光催化反應(yīng)將反應(yīng)底物轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品已經(jīng)引起了科研界的廣泛關(guān)注。而尋找一系列廉價(jià)、穩(wěn)定和高效的光催化劑成為該研究的關(guān)鍵。碳氮聚合結(jié)構(gòu)光催化劑由于制備方法簡(jiǎn)單以及擁有合適的帶隙，因此近年來(lái)被大量研究（尤其是氮化碳光催化劑）。在太陽(yáng)光譜中，可見(jiàn)光和近紅外光分別占全光譜的45%和50%。為了更充分地利用太陽(yáng)光，擴(kuò)大催化劑的吸光范圍成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一，目前主要的方法包括表面等離激元修飾以及摻雜改性半導(dǎo)體等。一般來(lái)說(shuō)，氮化碳聚合物光催化劑只能吸收到可見(jiàn)光區(qū)（460 nm左右），遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足對(duì)太陽(yáng)光充分利用的要求。當(dāng)前，僅有幾篇文章報(bào)道了可以將氮化碳聚合物催化劑的吸光范圍擴(kuò)大到接近紅外區(qū)。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，福州大學(xué)能源與環(huán)境光催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表最新研究成果“Photochemical Construction of Carbonitride Superstructures for Red-Light Redox Catalysis”。本文通過(guò)一種光化學(xué)聚合方法制備了具有準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)的新型碳氮聚合物催化劑。通過(guò)固體核磁和X射線近邊吸收譜證實(shí)該催化劑是一種三嗪基聚合物。這種新型碳氮催化劑吸光范圍可以達(dá)到735 nm的紅光區(qū)，是目前為止所報(bào)道的碳氮基催化劑中吸光范圍最寬的。在紅光區(qū)，該催化劑可以有效發(fā)揮氧化還原催化作用，比如醇的氧化和二氧化碳的還原催化反應(yīng)。另外，本文也敬賀福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院校友吳新濤院士八十大壽。
【圖文導(dǎo)讀】
圖一 光化學(xué)方法合成催化劑圖示
UV light光源：125 W高壓汞燈（波長(zhǎng)大于280 nm）
圖二 氮化碳基催化劑結(jié)構(gòu)表征
a.
展開(kāi) ：?jiǎn)卧?em>催化劑載體不可忽視的作用：可直接參與催化反應(yīng)
通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和理論研究，作者發(fā)現(xiàn)，在TiO2負(fù)載的單原子鈀催化劑中，鈀周邊所形成的Pd-O-Ti(III)原子級(jí)界面可以在室溫條件下有效活化氧氣形成超氧離子，使催化劑擁有優(yōu)越的低溫催化氧化一氧化碳活性，在溫室氣體（如甲烷）和揮發(fā)性有機(jī)污染物（如甲苯）的氧化消除中也表現(xiàn)優(yōu)異。相關(guān)研究的難度主要在于Pd-O-Ti(III)原子級(jí)界面的結(jié)構(gòu)表征，通過(guò)與中科院物理所（原子分辨能量損失譜），上海光源和加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)（X射線吸收）的合作，該研究團(tuán)隊(duì)很好地實(shí)現(xiàn)了相關(guān)催化界面的原子分辨表征，為深入理解其中的催化分子機(jī)制提供了重要保障。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 在TiO2負(fù)載的單原子鈀催化劑中，Pd-O-Ti(III)原子級(jí)界面快速地活化O2形成超氧離子，從而促進(jìn)CO的催化氧化
【小結(jié)】
該項(xiàng)研究結(jié)果很好地展示了單原子催化劑的活性中心不局限于單原子分散的金屬中心，與其相鄰的載體金屬原子亦有可能直接參與催化反應(yīng)。換言之，單原子催化劑的金屬氧化物載體也有可能成為催化活性位點(diǎn)的重要部分。因此，在設(shè)計(jì)高效的單原子催化劑時(shí)，需要考慮金屬前驅(qū)體、載體和制備條件對(duì)催化劑微觀結(jié)構(gòu)的影響。這一研究結(jié)果很好地回答了單原子催化領(lǐng)域一個(gè)有爭(zhēng)議性的問(wèn)題：為何基于同種活性金屬元素的單原子催化劑在相同催化反應(yīng)中表現(xiàn)出完全不同的性能？同時(shí)，催化領(lǐng)域中觀察到的一些現(xiàn)象也可以從載體的鄰近效應(yīng)去理解，例如堿金屬離子的助催化作用、催化反應(yīng)前預(yù)還原處理等。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)為理性設(shè)計(jì)合成高效的單原子催化劑提供了重要理論指導(dǎo)，也將推動(dòng)單原子催化劑的深層次機(jī)理研究。
展開(kāi) 生物催化反應(yīng)中溶劑體系的選擇
Table 5 生物催化溶劑的具體例子及其安全等級(jí)
*Cyrene：二氫左旋葡萄糖苷；p-Cymene：對(duì)傘花烴；Limonene：檸檬烯
三、酶穩(wěn)定性問(wèn)題的解決方案
有機(jī)溶劑對(duì)酶的穩(wěn)定性有或多或少的影響，綜述中主要有以下幾個(gè)解決方案:
蛋白質(zhì)工程以提高酶的某些特性，如耐熱性、溶劑耐受性等，幾種特性的提高往往是同步的；
蛋白質(zhì)表面修飾；
改變酶的狀態(tài)。例如，通過(guò)包埋/包封等手段固定化酶，或者選擇全細(xì)胞（溶劑耐受性菌株）反應(yīng)來(lái)替代游離酶；
尋找可進(jìn)行類(lèi)似反應(yīng)，但溶劑耐受性更高的其他酶作為替代品。
這篇綜述還列舉了不同狀態(tài)酶的優(yōu)勢(shì)及挑戰(zhàn)，具體可見(jiàn)下表（原文Table 3）。
Table 3 不同狀態(tài)酶的優(yōu)勢(shì)、挑戰(zhàn)
及在不同反應(yīng)體系中的應(yīng)用
四、前景展望
本文作者認(rèn)為，我們不能一直拘泥于在生物催化反應(yīng)中使用水單相體系，隨著各類(lèi)化合物的需求上升，非水溶劑的應(yīng)用是不可避免的。
當(dāng)然，目前有機(jī)溶劑還存在不少的問(wèn)題與挑戰(zhàn)亟需解決。例如，目前某種溶劑在某反應(yīng)中的適合程度難以預(yù)測(cè)，但作者認(rèn)為在不久的將來(lái)應(yīng)該會(huì)有更多的模擬工具幫助選擇最合適的溶劑。而關(guān)于有機(jī)溶劑的合成過(guò)程，可以從原料（可再生資源）和合成方法（生物合成，發(fā)酵等）兩方面著手。
本文的最后，作者鼓勵(lì)在生物催化領(lǐng)域的各研究團(tuán)隊(duì)能夠多嘗試不同的溶劑體系和非常規(guī)介質(zhì)，這是擴(kuò)大和推動(dòng)這些溶劑在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的最好方式。同時(shí)，將酶和化學(xué)催化反應(yīng)結(jié)合的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，在有機(jī)溶劑的擴(kuò)展應(yīng)用下也將具有重要潛力。
文章來(lái)源：酶賽生物
撰稿 | 戴怡昕
展開(kāi) 加氫催化劑、加氫反應(yīng)器知識(shí)分享
由于操作條件苛刻，設(shè)備投資和操作費(fèi)用高，應(yīng)用不如催化裂化廣泛。但加氫裂化過(guò)程可以處理含硫等雜質(zhì)和芳烴含量較高的原料，原料在進(jìn)裂化反應(yīng)器前先進(jìn)加氫精制反應(yīng)器經(jīng)嚴(yán)格精致。裂化反應(yīng)器進(jìn)料因目的產(chǎn)品不同，可進(jìn)循環(huán)油，或不進(jìn)循環(huán)油。循環(huán)油的范圍很寬，可以是汽油以下的所有餾分油，也可以是柴油以下的(>350℃)重餾分油。多數(shù)原料可以采用固定床反應(yīng)器，但渣油加氫裂化必須采用沸騰床反應(yīng)器，加氫裂化催化劑必須適應(yīng)相應(yīng)的原料和反應(yīng)條件及設(shè)備。
2、加氫精制催化劑
加氫精制催化劑去除油品中的硫、氮的化合物，并使芳烴轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)烷烴所采用的催化劑。活性組分為鑰、鉆、鎢、磷等金屬的復(fù)合氧化物或硫化物。
選型指南
需要考慮以下因素：
（1）活性
（2）選擇性
（3）穩(wěn)定性
（4）機(jī)械強(qiáng)度
（5）再生性能
（6）安全性
（7）性價(jià)比
另外，還需要考慮原料藥的種類(lèi)和構(gòu)成性質(zhì)，目的產(chǎn)品質(zhì)量和分布要求，加氫工藝過(guò)程，壓力等級(jí)，氫油體積比，體積空速。
確定合適的催化劑，最佳的工藝條件，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量和分布要求的同時(shí)，最大限度控制和減少副反應(yīng)發(fā)生，減少氫氣的消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
注意事項(xiàng)
運(yùn)送催化劑不要在地上滾動(dòng)，防止催化劑粉碎
催化劑開(kāi)桶，每桶留樣品10ml，混合后作催化劑分析。
開(kāi)桶后根據(jù)催化劑情況決定是否過(guò)篩。
必須按設(shè)計(jì)高度裝填催化劑。
催化劑倒入裝填斗裝入反應(yīng)器，必須是用帆布袋，搬運(yùn)催化劑要輕拿輕放，不能滾動(dòng)鐵桶。
參加裝劑人員嚴(yán)防把其他物品帶入反應(yīng)器，如鑰匙，小刀，鐵絲和鉛絲等物品。
進(jìn)入反應(yīng)器人員必須辦 證，佩戴防塵面具。
進(jìn)入反應(yīng)器前，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣體采樣分析，合格允許進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)。反應(yīng)器必須與系統(tǒng)隔絕加盲板。
展開(kāi) 單孔道壁面催化化學(xué)反應(yīng)關(guān)鍵設(shè)置 ￥10
應(yīng)用Fluent軟件實(shí)現(xiàn)單孔道表面催化反應(yīng)，如下圖所示
上圖即為多孔介質(zhì)三維模型結(jié)構(gòu)，我們的仿真是取其中的一個(gè)孔道，模擬這個(gè)孔道內(nèi)的催化燃燒反應(yīng)，由于在壁面上有催化劑，所以需要設(shè)置壁面催化化學(xué)反應(yīng)。我們需要導(dǎo)入外部反應(yīng)機(jī)理，過(guò)程如下：
得到如下仿真結(jié)果：
購(gòu)買(mǎi)用戶，可向我索要數(shù)據(jù)文件。
《Science》子刊：催化反應(yīng)過(guò)程單個(gè)合金納米粒子的X射線成像！
在納米尺度上，多相催化劑由不同大小、形狀和組成的氧化物負(fù)載的活性納米顆粒組成。在操作條件下，催化劑暴露在常壓或更高壓力和更高溫度下的活性氣體混合物中，使其成為一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和苛刻的反應(yīng)條件，常常阻礙了對(duì)催化反應(yīng)原子尺度的理解，而這是未來(lái)任何合理設(shè)計(jì)具有定制活性、選擇性和壽命的更高效催化劑的核心。
為了克服以上限制，需要高分辨率成像技術(shù)，與現(xiàn)實(shí)的反應(yīng)條件兼容。近年來(lái)，透射電子顯微鏡在常壓催化反應(yīng)條件下納米粒子的研究方面，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。此外，在其他X射線成像技術(shù)中，相干X射線衍射成像(CXDI)，也已被證明是納米分辨率的納米尺度物體結(jié)構(gòu)表征的一種非常強(qiáng)大的方法。它可以研究一個(gè)納米物體的三維(3D)晶體電子密度和應(yīng)變場(chǎng)，這在氧化、還原和反應(yīng)條件下的實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。然而，目前還缺乏原位研究，包括工作催化劑的單納米顆粒水平的結(jié)構(gòu)表征。
據(jù)報(bào)道，含PtRh納米顆粒的廢氣凈化三元合金催化劑，由于協(xié)同電子效應(yīng)而表現(xiàn)出更高的活性。
展開(kāi) 碳基非金屬催化劑在能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存關(guān)鍵反應(yīng)中的應(yīng)用
其中電催化劑是上述可再生能源技術(shù)的核心。然而，金屬(氧化物)基催化劑受到成本限制，也存在包括選擇性低、穩(wěn)定性差、雜質(zhì)中毒以及影響環(huán)境等問(wèn)題。因此，亟待開(kāi)發(fā)成本低廉、易得且催化性能與金屬基催化劑相當(dāng)或甚至更好的非金屬基催化劑。
無(wú)金屬碳基催化劑(CMFCs)，即包括雜原子(如N/B/O/S/F/P)摻雜的碳納米管、石墨烯、碳點(diǎn)、氮化碳和石墨，作為用于涉及能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存過(guò)程各種關(guān)鍵反應(yīng)的高效無(wú)金屬催化劑吸引了全世界的關(guān)注。最近CMFCs領(lǐng)域取得的巨大突破將使得成本合適且耐用的無(wú)金屬催化劑能夠有效地催化能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)中涉及的各種關(guān)鍵反應(yīng)，使CMFC在可再生能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中超越金屬催化劑成為可能。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)戴黎明教授(通訊作者)與澳大利亞新南威爾士大學(xué)的合作者對(duì)碳基無(wú)金屬催化劑領(lǐng)域的最新進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要、全面的評(píng)述，并在Adv. Mater.上發(fā)表了題為“Carbon-Based Metal-Free Catalysts for Key Reactions Involved in Energy Conversion and Storage”的綜述。作者重點(diǎn)闡述了CMFCs在可再生能源轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存涉及的各種反應(yīng)中的應(yīng)用，包括氧還原反應(yīng)、析氫反應(yīng)、析氧反應(yīng)、二氧化碳還原反應(yīng)、氮還原反應(yīng)以及雙功能/多功能電催化，并提出了關(guān)于反應(yīng)機(jī)理的關(guān)鍵問(wèn)題以及控制合成CMFC的設(shè)計(jì)策略。
展開(kāi) 
北京化工大學(xué)《AFM》：一種高效析氧反應(yīng)電催化劑！
（文：SSC）
圖1.Ru、Fe-S前驅(qū)體和S-RuFeOx催化劑的表征
圖2.a)Ru、Fe-S、S-RuFeOx、S-RuO2、S-Fe2O3和工業(yè)RuO2催化劑在O2飽和的0.1M HClO4電解液中的OER極化曲線。掃描速度：10 mV s?1；轉(zhuǎn)速：1600rpm。
圖3.酸中OER的反應(yīng)機(jī)理示意圖。a)在RuO2(110)上；b)在S-RuFeOx上。
圖4.a)在Ar飽和的0.1M HClO4電解質(zhì)中，S-RuFeOx、S-RuO2和商用RuO2的電位從1.0 V步進(jìn)到1.6V時(shí)記錄的原位ATR-SEIRAS光譜。
圖5.商用RuO2、S-RuO2和S-RuFeOx在5000次循環(huán)CV測(cè)試前后的高分辨率a)Ru3d，b)O 1s XPS譜。
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展開(kāi) 今日Nature：可見(jiàn)光敏化激發(fā)手性烯烴催化去消旋化反應(yīng)
一般手性化合物A和ent-A的反應(yīng)以及化合物的結(jié)構(gòu)
圖2.反應(yīng)條件優(yōu)化
圖3.手性烯烴rac-1在可見(jiàn)光(λ=420nm)敏化輻照下的去消旋化反應(yīng)
圖4.基于DFT計(jì)算、相關(guān)常數(shù)和量子產(chǎn)率的去消旋化反應(yīng)機(jī)理
【小結(jié)】
作者發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的催化對(duì)映選擇性光化學(xué)轉(zhuǎn)化，它能夠在光驅(qū)動(dòng)過(guò)程中使手性化合物去酰化。少量的催化劑導(dǎo)致對(duì)映體選擇性的高倍增，這與許多基本的科學(xué)問(wèn)題有關(guān)，包括生物系統(tǒng)中同手性的起源。這種轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性是顯著的，應(yīng)該允許進(jìn)一步擴(kuò)展到其他底物。具有代表性的底物類(lèi)已被證明易于去消旋化，盡管對(duì)映體選擇性較低，包括手性環(huán)丙烷和手性亞砜。
文獻(xiàn)鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0755-1,（Nature, 2018, DOI:10.1038/s41586-018-0755-1)
展開(kāi) 成大《AFM》：一種用于析氧反應(yīng)的新型高熵鈣鈦礦氧化物電催化劑！
在電化學(xué)水解中，存在兩個(gè)電子轉(zhuǎn)移析氫反應(yīng)(HER)和四個(gè)電子轉(zhuǎn)移析氧反應(yīng)(OER)，而后者控制著水分解的效率。由于高成本和大多數(shù)活性氧化釕(RuO2)和氧化銥(IrO2)催化劑的缺乏，基于過(guò)渡金屬的替代品正在被深入研究。它們包括各種氧化物、氧(氫氧化物)、亞硫酸鹽、磷化物和氮化物。在這些化合物中，鈣鈦礦氧化物(3)表現(xiàn)出獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。
來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣國(guó)立成功大學(xué)等單位的研究人員報(bào)道了一種用于析氧反應(yīng)的新型鑭基高熵鈣鈦礦氧化物電催化劑。鐵錳氧化物中的硼位晶格由五種連續(xù)的第一排過(guò)渡金屬組成，包括鉻、錳、鐵、鈷和鎳。本文還研究了等摩爾和非等摩爾HEPO電催化劑的OER電催化性能。在非等摩爾HEPOs中，五種過(guò)渡金屬之一的濃度在單個(gè)樣品中出現(xiàn)加倍的情況。結(jié)果表明，所有鈣鈦礦氧化物的性能都優(yōu)于單個(gè)鈣鈦礦氧化物。優(yōu)化后的鑭(CrMnFeCo2Ni)O3 HEPO在10mA/cm2的電流密度下表現(xiàn)出325毫伏的優(yōu)異OER過(guò)電勢(shì)，并且在測(cè)試50小時(shí)后仍然表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。相關(guān)論文發(fā)表在Advanced Functional Materials上。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202101632
圖1|a) XRD圖譜和b) HEPOs的FTIR光譜。c) L5M，d) L5M2Cr，e)L5M2Mn，f) L5M2Fe，g) L5M2Co，h) L2M2Ni的SEM圖像。
圖2|a)透射電子顯微鏡和b)HRTEM圖像，c)SAED模式和d）L5M2Co的STEM映射。
展開(kāi) 南京師范大學(xué)李亞飛JACS：PtTe單層材料作為氧還原反應(yīng)電催化劑
【引言】
通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池是未來(lái)能源供應(yīng)需求最有前途的解決方案之一。然而燃料電池中陰極氧還原反應(yīng)（ORR）的動(dòng)力學(xué)比陽(yáng)極反應(yīng)慢得多，嚴(yán)重影響燃料電池的整體性能，并非常依賴于鉑(Pt)等高效電催化劑的使用。但是鉑基催化劑的高昂價(jià)格極大的限制了燃料電池的大規(guī)模應(yīng)用。近年來(lái)，二維（2D）材料的興起和單原子催化劑概念的提出為高效催化劑的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的機(jī)遇。如果能在不犧牲催化性能的前提下大幅度的提高Pt基催化劑中Pt原子的利用率，將會(huì)為Pt基催化劑帶來(lái)新的希望。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，南京師范大學(xué)李亞飛教授課題組和德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)Thomas Heine教授（共同通訊）等人基于密度泛函理論（DFT）計(jì)算，提出了一種新穎的2D含Pt材料作為ORR催化劑，即PtTe單層。單層PtTe具有良好的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及化學(xué)穩(wěn)定性，并且具有較低的剝離能，可以很容易通過(guò)機(jī)械或者液相剝離實(shí)驗(yàn)上早已合成的PtTe體相材料制得。PtTe單層由于含有鉑原子內(nèi)層，整體上體現(xiàn)金屬特性。計(jì)算表明PtTe單層的表面具有優(yōu)異的催化活性和對(duì)四電子（4e）ORR過(guò)程的高選擇性。特別的是，微動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)一步指出其理論半波電位高達(dá)0.90 V，比Pt(111)面的理論值高出50 mV以上。因而PtTe單層有望作為一種良好的燃料電池陰極催化劑。
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