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酸性和碱性溶液中金属氮碳材料氧还原和氢析出反应的理论研究
被引量：
4
1
作者
秦雪苹
朱尚乾
+2 位作者
张露露
孙书会
邵敏华
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期185-194,共10页
单原子催化剂(SAC)由于其低成本和在各种电催化反应中潜在的高催化活性而被认为是铂族金属的有前景的替代材料,但仍然缺乏对不同金属氮碳材料催化剂之间活性差异的原子机理的理解。在此,通过实验和理论研究相结合,研究了非贵金属氮碳材...
单原子催化剂(SAC)由于其低成本和在各种电催化反应中潜在的高催化活性而被认为是铂族金属的有前景的替代材料,但仍然缺乏对不同金属氮碳材料催化剂之间活性差异的原子机理的理解。在此,通过实验和理论研究相结合,研究了非贵金属氮碳材料(Me-N-C,Me=Fe和Co)作为模型催化剂,以探索在普遍的p H值下氧还原反应(ORR)和氢析出反应(HER)的催化活性以及相对应的反应机理。原子理论模拟表明,Fe-N-C具有比Co-N-C高的ORR活性,这是因为其速率决定步骤的反应势垒较低,而HER的活性趋势却相反。我们的模拟结果与实验观察结果一致。
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关键词
氧气还原反应
氢气析出反应
电催化剂
单原子催化剂
理论计算
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职称材料
平衡、非平衡、交流状态下电化学双电层建模的初学者指南
被引量：
1
2
作者
张露露
李琛坤
黄俊
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期4-33,共30页
本文定位在一篇电化学双电层(EDL)理论建模方面入门级文章。我们首先简要介绍了EDL的基本特征,简述了EDL理论建模的发展历史,特别是D.C.Grahame之后近几十年的发展历史。然后,我们依次介绍了平衡状态和动态下不同复杂度的EDL模型。作为...
本文定位在一篇电化学双电层(EDL)理论建模方面入门级文章。我们首先简要介绍了EDL的基本特征,简述了EDL理论建模的发展历史,特别是D.C.Grahame之后近几十年的发展历史。然后,我们依次介绍了平衡状态和动态下不同复杂度的EDL模型。作为一篇入门级文章,我们尽可能详细地阐释理论模型的物理图像、假设、数学推导、形式分析、数值分析,并附上Matlab仿真代码。平衡状态下的模型包括Gouy-Chapman-Stern(GCS)模型,Bikerman-Poisson-Boltzmann(BPB)模型,和非对称离子尺寸模型。我们强调GCS模型和BPB模型在处理离子有限尺寸上存在一个微妙的不同。GCS模型通过人为引入Helmholtz平面来考虑离子有限尺寸,但在Helmholtz平面内及弥散层内却依然采用没有考虑离子尺寸效应的Poisson-Boltzmann理论,因而此处的离子浓度可以无限大。与之不同,BPB模型通过格子气体方法,能够自洽描述离子有限尺寸效应。不同以往直接采用Poisson-Nernst-Planck方程描述EDL动态行为,我们从EDL的巨势出发,运用基本的泛函分析方法,推导了一个考虑离子有限尺寸的EDL动态模型。这一理论方法拓展性好。读者可以根据研究对象的需要,建立不同复杂度的EDL动态模型。最后,我们基于EDL动态模型,推导了EDL的电化学阻抗谱理论模型,以试图向读者展示如何从一个时域物理模型出发,推导相应的阻抗谱物理模型。读者若想要踏进理论电化学这个美丽的花园,根据我们自己学习和研究的经验,一个可行的方式是拿起纸和笔来开始推导本文所介绍的这些模型。
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关键词
双电层
平衡
非平衡
电化学阻抗谱
物理建模
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职称材料
题名
酸性和碱性溶液中金属氮碳材料氧还原和氢析出反应的理论研究
被引量：
4
1
作者
秦雪苹
朱尚乾
张露露
孙书会
邵敏华
机构
化工与生物工程系
能源材料与电信研究中心
出处
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期185-194,共10页
基金
supported by Research Grant Council(C6011-20G,16308420,and N_HKUST610/17)of the Hong Kong Special Administrative Region
the support from the Research Grants Council Postdoctoral Fellowship Scheme(PDFS2021-6S08)。
文摘
单原子催化剂(SAC)由于其低成本和在各种电催化反应中潜在的高催化活性而被认为是铂族金属的有前景的替代材料,但仍然缺乏对不同金属氮碳材料催化剂之间活性差异的原子机理的理解。在此,通过实验和理论研究相结合,研究了非贵金属氮碳材料(Me-N-C,Me=Fe和Co)作为模型催化剂,以探索在普遍的p H值下氧还原反应(ORR)和氢析出反应(HER)的催化活性以及相对应的反应机理。原子理论模拟表明,Fe-N-C具有比Co-N-C高的ORR活性,这是因为其速率决定步骤的反应势垒较低,而HER的活性趋势却相反。我们的模拟结果与实验观察结果一致。
关键词
氧气还原反应
氢气析出反应
电催化剂
单原子催化剂
理论计算
Keywords
oxygen reduction reaction
hydrogen evolution reaction
electrocatalysts
single atom catalysts
theoretical calculations
分类号
O643.36 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
平衡、非平衡、交流状态下电化学双电层建模的初学者指南
被引量：
1
2
作者
张露露
李琛坤
黄俊
机构
中国科学技术大学化学与材料科学学院
中南大学化学化工学院
乌尔姆大学理论化学研究所
出处
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期4-33,共30页
基金
financially supported by National Natural Science Foundation of China(21802170)
the Alexander von Humboldt Foundation。
文摘
本文定位在一篇电化学双电层(EDL)理论建模方面入门级文章。我们首先简要介绍了EDL的基本特征,简述了EDL理论建模的发展历史,特别是D.C.Grahame之后近几十年的发展历史。然后,我们依次介绍了平衡状态和动态下不同复杂度的EDL模型。作为一篇入门级文章,我们尽可能详细地阐释理论模型的物理图像、假设、数学推导、形式分析、数值分析,并附上Matlab仿真代码。平衡状态下的模型包括Gouy-Chapman-Stern(GCS)模型,Bikerman-Poisson-Boltzmann(BPB)模型,和非对称离子尺寸模型。我们强调GCS模型和BPB模型在处理离子有限尺寸上存在一个微妙的不同。GCS模型通过人为引入Helmholtz平面来考虑离子有限尺寸,但在Helmholtz平面内及弥散层内却依然采用没有考虑离子尺寸效应的Poisson-Boltzmann理论,因而此处的离子浓度可以无限大。与之不同,BPB模型通过格子气体方法,能够自洽描述离子有限尺寸效应。不同以往直接采用Poisson-Nernst-Planck方程描述EDL动态行为,我们从EDL的巨势出发,运用基本的泛函分析方法,推导了一个考虑离子有限尺寸的EDL动态模型。这一理论方法拓展性好。读者可以根据研究对象的需要,建立不同复杂度的EDL动态模型。最后,我们基于EDL动态模型,推导了EDL的电化学阻抗谱理论模型,以试图向读者展示如何从一个时域物理模型出发,推导相应的阻抗谱物理模型。读者若想要踏进理论电化学这个美丽的花园,根据我们自己学习和研究的经验,一个可行的方式是拿起纸和笔来开始推导本文所介绍的这些模型。
关键词
双电层
平衡
非平衡
电化学阻抗谱
物理建模
Keywords
electric double layer
equilibrium
nonequilibrium
electrochemical impedance spectroscopy
分类号
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
酸性和碱性溶液中金属氮碳材料氧还原和氢析出反应的理论研究
秦雪苹
朱尚乾
张露露
孙书会
邵敏华
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021
4
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职称材料
2
平衡、非平衡、交流状态下电化学双电层建模的初学者指南
张露露
李琛坤
黄俊
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
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