电催化台阶图

电催化台阶图

产品简介

电催化过程本质上是在电极表面发生的氧化还原反应，借助外加电场调控反应速率。电极材料充当催化剂，降低反应的活化能，加速电荷转移，从而促进化学反应的进行。

应用领域

化学合成
环境领域
能源存储于转换

化学合成

电催化能够实现一些传统化学方法难以进行的合成反应。例如，在有机合成中，电催化可以选择性地实现某些官能团的转化，提高反应的选择性和原子经济性。
环境领域

可用于污水处理、废气净化等。例如，通过电催化氧化技术可以降解废水中的有机污染物，将其转化为无害的二氧化碳和水。
能源存储于转换

电催化在燃料电池、水电解制氢、金属 - 空气电池等方面发挥着关键作用。以质子交换膜燃料电池为例，电催化剂加速了氢气的氧化和氧气的还原反应，使化学能高效地转化为电能。

相关软件

VASP、Gaussian、LAMMPS、GROMACS、COMSOL Multiphysics、ANSYS Electrochemistry

分析内容

01

问题定义与目标确定

确定要模拟的电催化反应体系，包括反应物、产物、催化剂以及电解质等。
02

催化剂和反应体系建模

催化剂结构构建：根据催化剂的实验表征结果或理论预测，构建催化剂的原子结构模型。
反应物和溶剂模型：确定反应物和溶剂的分子结构，并考虑它们在催化剂表面的初始吸附构型。
03

模拟参数设置

需要选择合适的交换关联泛函、基组、收敛标准等参数。例如，在计算过渡金属催化剂时，通常选择广义梯度近似（GGA）泛函，如 PBE 泛函。
04

模拟计算与结果分析

根据设定的参数和模型，运行模拟软件进行计算。计算过程可能需要较长时间，特别是对于大规模体系的模拟。
05

模型验证与优化

实验对比：将模拟结果与实验数据进行对比，验证模型的准确性。如果模拟结果与实验数据存在较大偏差，需要对模型和参数进行调整。
模型优化：根据实验结果和进一步的理论分析，对催化剂结构、模拟方法和参数进行优化，以提高模拟的准确性和可靠性。
06

结论与应用

根据模拟结果，总结电催化反应的特点和规律，得出关于催化剂性能和反应机理的结论。