PtMo催化剂抗SO_2中毒机理的DFT研究  

DFT study on the mechanism of PtMo resistance to SO_2 poisoning

作　　者：夏美荣[1] 李莉[1] 齐学强[1] 杨林江[1] 陈四国[1] 丁炜[1] 魏子栋[1] 

机构地区：[1]输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆大学化学化工学院,重庆400044

出　　处：《中国科学：化学》2011年第12期1826-1832,共7页SCIENTIA SINICA Chimica

基　　金：国家自然科学基金(20806096;20976156;20906107和51072239);中央高校基础研究基金(CDJXS;10221141和11132229)资助;北京分子科学国家实验室的支持

摘　　要：空气中的杂质气体如SO2能使燃料电池阴极催化剂Pt中毒,降低催化剂的活性和稳定性,而Mo原子的掺杂则能有效提高Pt催化剂的活性和抗SO2中毒性.据此我们采用密度泛函理论分析Mo掺杂提高Pt催化剂抗SO2毒性的原因,Pt与掺杂Mo之间的原子比为8:1.首先,分别计算SO2及解离中间物种S和SO3在Pt(111)和PtMo(111)表面的吸附构型,获得各物种的几何、电子构型.然后,通过比较各吸附物种在Pt(111)和PtMo(111)面的吸附能、键长、键角变化,分析吸附前后Pt(111)和PtMo(111)面分态密度、d带中心以及差分电子密度的变化.结果发现:Mo的掺杂明显减弱了Pt-S间的相互作用,降低SO2、S、SO3在PtMo(111)表面的吸附能;Mo减弱了SO2吸附对PtMo(111)体系电子构型的影响,使催化剂尽量保持原有的电子构型及活性.Activity of Pt,as a catalyst in proton exchange membrane fuel cell（PEMFC）,will be degraded in the air due to the existence of SOx impurities.As a strategy,the introduction of Mo into Pt catalyst can improve its SOx-tolerance capability.Based on the aforementioned phenomenon,density function theory（DFT） study on SOx adsorbed on Pt（111） and PtMo（111） is performed to enhance the catalytic activity of Pt.The adsorption energy of adsorbed species,the net change,partial density of state（PDOS）,and d-band center are calculated and analyzed comparatively.The results show that the presence of Mo-atom weakens the S-Pt bond strength,reduces the adsorption energies of SO2,S and SO3 on PtMo（111）.Moreover,the Mo atom weakens the effects of SO2 on electronic structure of PtMo（111） and makes the catalyst keep its original electronic structure after adsorption of SO2 as compared with Pt（111）.

关 键 词：密度泛函 SO2 Pt PTMO 分态密度 燃料电池 电催化 

分 类 号：O643.36[理学—物理化学]