【摘 要】
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纳米粒子上的氧气电还原反(ORR)应由于其对于燃料电池中的重要意义而备受关注[1-2]。在原子水平上确定活性位点对于指导新型催化剂的设计至关重要[3]。一个关键问题是催
【机 构】
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复旦大学化学系,邯郸路220号,上海,200433
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纳米粒子上的氧气电还原反(ORR)应由于其对于燃料电池中的重要意义而备受关注[1-2]。在原子水平上确定活性位点对于指导新型催化剂的设计至关重要[3]。一个关键问题是催化剂结构本身可能会随反应的条件而改变。因此，要揭示实际条件下的催化机理急需从本质上理解纳米粒子的结构多样性与其催化性质的关系。这里，我们提出了基于理论模拟设计铂基纳米粒子催化剂的新策略。我们通过结合随机势能面行走(SSW)全局优化方法[4-5]与第一性原理计算探索了碳纳米管(CNT)负载的铂纳米粒子的势能面，并通过周期性的连续介质溶剂化方法(CM-MPB)[6]分析了一系列不同Pt纳米粒子的ORR的活性。我们证明除了金属-载体间的作用强度外，其相互作用场的形状对于纳米粒子势能面的改变起到了关键作用。此外，我们提出了一种新型的ORR纳米催化剂架构。这一架构以惰性金属Au作为Pt纳米粒子的框架，以Pt{111}面作为氧气还原的活性位点。这种架构不仅可以防止始于边棱位的氧化腐蚀行为，同时能够显著地提高的材料的催化活性。
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