氧還原電催化

目錄
叢書序
前言
第1章 電催化氧還原反應機理 1
1.1 機理概述 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 氧還原活性與機理的測試與表征 19
1.2.1 ORR活性與機理的電化學測試 19
1.2.2 ORR機理原位表征 34
1.2.3 ORR機理理論計算 40
參考文獻 52
第2章 氧還原電催化劑的設計 58
2.1 氧還原電催化劑的基本要求 58
2.1.1 導電性 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 設計面臨的挑戰(zhàn) 97
參考文獻 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 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 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 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 主要科學問題和技術(shù)瓶頸 241
5.3.2 碳基催化劑活性中心認識 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 失活機理與穩(wěn)定性提升進展 296
5.4 碳基催化劑發(fā)展目標 315
5.4.1 單活性中心的進一步認識 315
5.4.2 碳基催化劑的穩(wěn)定性提升展望 315
5.5 應用前景 320
參考文獻 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 339
6.1.2 抗水淹傳質(zhì)通道的設計構(gòu)建 340
6.2 多孔氧還原催化劑的設計合成 348
6.2.1 非貴金屬氧還原催化劑的活性位分布及孔道設計 348
6.2.2 多孔氧還原催化劑的設計合成 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 431