氧還原電催化

目錄
叢書序
前言
第1章 電催化氧還原反應(yīng)機(jī)理 1
1.1 機(jī)理概述 1
1.1.1 氧氣的吸附與活化 5
1.1.2 電子、質(zhì)子轉(zhuǎn)移 9
1.1.3 中間物種的吸脫附 12
1.1.4 ORR的速度控制步驟 16
1.2 氧還原活性與機(jī)理的測試與表征 19
1.2.1 ORR活性與機(jī)理的電化學(xué)測試 19
1.2.2 ORR機(jī)理原位表征 34
1.2.3 ORR機(jī)理理論計算 40
參考文獻(xiàn) 52
第2章 氧還原電催化劑的設(shè)計 58
2.1 氧還原電催化劑的基本要求 58
2.1.1 導(dǎo)電性 58
2.1.2 電子（電荷）轉(zhuǎn)移能力 62
2.1.3 物種的吸脫附 67
2.1.4 穩(wěn)定性 75
2.2 氧還原電催化劑的設(shè)計策略 76
2.2.1 催化活性提升策略 76
2.2.2 穩(wěn)定性提升策略 90
2.3 設(shè)計面臨的挑戰(zhàn) 97
參考文獻(xiàn) 98
第3章 貴金屬催化劑 105
3.1 鉑催化劑概述 105
3.1.1 鉑催化劑面臨的挑戰(zhàn) 105
3.1.2 鉑催化劑性能提升方法 107
3.2 鉑本征活性提升 107
3.2.1 合金化 107
3.2.2 晶面調(diào)控 112
3.3 鉑原子利用率提升 114
3.3.1 核殼結(jié)構(gòu) 114
3.3.2 中空結(jié)構(gòu) 119
3.3.3 Pt單原子催化劑 124
3.4 鉑催化劑穩(wěn)定性提升 126
3.4.1 金屬間化合物 126
3.4.2 載體增強(qiáng) 129
3.4.3 自支撐催化劑 137
3.4.4 表面修飾 139
3.5 其他非鉑貴金屬催化劑 148
3.5.1 鈀基催化劑 148
3.5.2 銥基催化劑 153
3.5.3 銀基催化劑 154
3.6 未來挑戰(zhàn) 156
參考文獻(xiàn) 157
第4章 過渡金屬氧化物類催化劑 171
4.1 過渡金屬氧化物的結(jié)構(gòu)特性 172
4.1.1 典型過渡金屬氧化物氧還原催化劑晶體結(jié)構(gòu) 172
4.1.2 過渡金屬氧化物晶體配位狀態(tài) 176
4.1.3 過渡金屬氧化物表面原子狀態(tài)及氧物種吸附性質(zhì) 181
4.2 過渡金屬氧化物類催化劑的分類 183
4.2.1 尖晶石類氧化物 184
4.2.2 鈣鈦礦類氧化物 191
4.2.3 錳氧化物 193
4.2.4 其他氧化物類似物 195
4.3 提高過渡金屬氧化物類催化劑活性策略 204
4.3.1 催化劑的導(dǎo)電性提升 205
4.3.2 催化劑本征活性提升 211
4.3.3 形貌構(gòu)筑暴露活性中心 222
4.4 總結(jié)與展望 227
參考文獻(xiàn) 228
第5章 碳基氧還原催化劑 237
5.1 引言 237
5.2 碳基催化劑的分類 238
5.3 碳基催化劑發(fā)展現(xiàn)狀 240
5.3.1 主要科學(xué)問題和技術(shù)瓶頸 241
5.3.2 碳基催化劑活性中心認(rèn)識 242
5.3.3 活性中心密度提升策略和控制策略 274
5.3.4 碳基催化劑抗中毒 293
5.3.5 失活機(jī)理與穩(wěn)定性提升進(jìn)展 296
5.4 碳基催化劑發(fā)展目標(biāo) 315
5.4.1 單活性中心的進(jìn)一步認(rèn)識 315
5.4.2 碳基催化劑的穩(wěn)定性提升展望 315
5.5 應(yīng)用前景 320
參考文獻(xiàn) 322
第6章 氧還原氣體多孔電極 334
6.1 抗水淹氧還原氣體多孔電極 337
6.1.1 Pt-MnO2/C電極抑制電壓反轉(zhuǎn)效應(yīng) 339
6.1.2 抗水淹傳質(zhì)通道的設(shè)計構(gòu)建 340
6.2 多孔氧還原催化劑的設(shè)計合成 348
6.2.1 非貴金屬氧還原催化劑的活性位分布及孔道設(shè)計 348
6.2.2 多孔氧還原催化劑的設(shè)計合成 354
6.2.3 非孔氧還原催化材料/非孔傳質(zhì)通道構(gòu)建 397
6.3 氧還原多孔電極 398
6.3.1 多孔電極的設(shè)計要求 398
6.3.2 多孔電極的結(jié)構(gòu) 399
6.3.3 多孔電極經(jīng)典制備方法 405
6.3.4 有序/一體化多孔電極 408
6.4 氧還原多孔電極的應(yīng)用 418
6.4.1 鋅-空氣電池 419
6.4.2 鋰-空氣電池 423
6.4.3 鋁-空氣電池 426
6.4.4 其他空氣電池 427
6.5 展望 430
參考文獻(xiàn) 431