镍催化的氨电化学氧化研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

20773096

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

庄林

完成单位：

武汉大学

中文关键词：

氨电氧化; 镍; 铂; 钯; 差分电化学质谱;

其他语种关键词：

Ammonia electrooxidation; Nickel; Platinum; Palladium; Differential electrochemical mass spectroscopy

项目类型：

面上项目

语种：

中文

开始日期：

2008-01-01

结束日期：

2010-12-31

中文摘要：

本课题的研究目标是揭示氨电氧化催化剂的构效关系，获得高效稳定的氨电氧化催化剂。课题在三个方面取得重要的工作进展：（1）建立了4种用于现场电化学研究的差分电化学质谱（DEMS）方法，既可用于水溶液体系研究，又可用于非水体系研究，成为本课题开展氨电氧化研究的主要实验手段，也为今后本课题组开展各种现场电化学研究奠定了良好的基础。（2）对Ni、Pd、Pt等多种过渡金属及其合金的电催化氨氧化行为进行了较系统的研究，取得了新的科学认识。与文献中普遍认为的氨电氧化动力学缓慢的原因是中间产物Nads对催化剂表面毒化的观点不同，我们发现催化剂表面含氧物种的竞争吸附对氨氧化反应产生的阻化作用才是主要矛盾。在不产生表面含氧物种的非水介质中，Pd的催化活性可以超过Pt成为最优的氨氧化催化剂。因此氨电氧化催化剂设计的关键是抑制催化剂的表面氧化。（3）通过DFT计算提出选择性抑制Ni表面氧化的催化剂设计原则，即利用3d金属非化学计量比氧化物进行表面修饰，实现向Ni表面注入d电子从而降低其d带反应性的目的。此理论设计思想已初步得到实验证实，为今后的Ni基催化剂研究提供了明确的指导思想。