单原子氢析出反应催化剂合成策略研究进展开题报告

1. 研究目的与意义

随着经济飞快发展，化石能源枯竭和环境恶化是人类本世纪面临的重大难题。

科研人员一直致力于开发新型、绿色环保的清洁能源从源头上解决目前面临的严重能源与环境问题。

燃料电池、锌－空气电池、电解水等被看做是有发展前景的能量转化、储存装置。

2. 课题关键问题和重难点

（1）了解掌握电催化水解析氢反应的原理，以及衡量电催化活性参数，例如过电位，塔菲尔斜率，交换电流密度，催化材料的稳定性等。

（2）了解掌握促进电催化析氢反应的因素，讨论如何有效快速提高电催化析氢反应的效率。

（3）了解掌握催化剂对析氢反应速率的效果，找出何种类型的电催化剂能高效，快速，经济，环保的促进反应进行。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1.电催化析氢反应1.1反应机理电催化析氢反应本质上是一种在电极/电解质界面处发生的多步电化学反应过程，在酸性和碱性介质中，电化学析氢反应的过程涉及不同的机理[1]。

酸性条件下：volmer反应h e- → hadstafel 反应hads hads→h2heyrovsky反应hads h → h2(g)碱性条件下：volmer反应h2o(l) e- →oh-(aq) hadstafel反应 hads hads →h2(g)heyrovskyhads h2o(l) e- → h2 (g) oh-第一步称为volmer反应，也可称为放电反应，该步反应中一个电子与一个质子结合并吸附于电极上的活性位点形成一个吸附的氢原子(hads)。

hads产生之后，氢气(h2)既可以通过反应(也可称为离子 原子反应)生成，也可以通过两个hads结合形成即tafel反应(也可称为结合反应，该过程已在pt基催化剂上得到验证)生成，或者两者共同发生而生成。

4. 研究方案

（1）学习电催化析氢反应与单原子催化剂方面的相关知识，为论文的写作储备较多的理论知识。

（2）研究方案：先对电催化析氢反应的原理进行介绍，再介绍反应所需的电催化剂，深入研究提高单原子催化剂性能的关键因素，并总结目前报道的单原子催化剂的制备方法。

（3）讨论若想将单原子催化剂投入工业运用还需解决的问题。

5. 工作计划

1、第一学期第18-19周：阅读相关的电化学单原子催化剂析氢相关文献，初步了解课题相关知识，并对其进行归纳与总结，并翻译单原子催化剂相关外文文献一篇。

2、第一学期第20-21周：根据总结与归纳的单原子催化剂析氢方面的资料完成开题报告与任务书，并制定论文立意与大致逻辑。

3、第二学期第1-2周：修改和完善之前的工作，初步完成论文体系的构建。