目錄
序
前言
第1章 引言 1
1.1 CO2的排放與消耗概況 1
1.2 CO2的物理化學(xué)特性 3
1.3 CO2的活化 5
1.3.1 基本活化方式及沃爾什圖 6
1.3.2 超堿原子團(tuán)簇對(duì)CO2的活化 11
1.3.3 超鹵原子團(tuán)簇對(duì)CO2的活化 13
1.3.4 電子陰離子化合物對(duì)CO2的活化 13
1.4 CO2電催化還原概況 15
1.5 CO2電催化還原的基本步驟和影響因素 17
參考文獻(xiàn) 18
第2章 理論計(jì)算方法 20
2.1 性原理計(jì)算 20
2.1.1 Born-Oppenheimer近似 20
2.1.2 密度泛函理論 21
2.1.3 交換關(guān)聯(lián)能量泛函近似 22
2.2 密度泛函理論的計(jì)算誤差 24
2.2.1 方法誤差 24
2.2.2 模型誤差 27
2.3 電催化中的熱力學(xué)理論 29
2.3.1 計(jì)算氫電極模型 29
2.3.2 質(zhì)子-吸附氫穿梭模型 31
2.3.3 外延法校正模型 38
2.3.4 雙參考模型 43
2.4 過(guò)渡態(tài)搜索算法 45
2.4.1 過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)建 46
2.4.2 過(guò)渡態(tài)計(jì)算 48
2.5 微動(dòng)力學(xué)模擬 52
參考文獻(xiàn) 62
第3章 金屬電極還原CO2的理論研究 66
3.1 金屬電極表面CO2電催化還原性能及變化趨勢(shì)的理論研究 66
3.2 Cu電極表面CO2電催化還原的機(jī)理研究 69
3.2.1 單碳產(chǎn)物CH4的生成 69
3.2.2 雙碳產(chǎn)物C2H4的生成 73
3.3 標(biāo)度關(guān)系對(duì)傳統(tǒng)金屬電極性能的限制 75
3.4 基于理論策略對(duì)金屬催化劑的改良 79
參考文獻(xiàn) 81
第4章 副反應(yīng)以及副反應(yīng)抑制 82
4.1 氫解離反應(yīng) 83
4.2 羥基消除反應(yīng) 85
4.3 催化劑中毒 87
參考文獻(xiàn) 88
第5章 多相催化劑還原CO2的理論研究 90
5.1 負(fù)載金屬電極材料 90
5.1.1 金屬納米顆粒電極 91
5.1.2 一維納米金屬線(xiàn)電極 97
5.1.3 金屬單原子催化劑 98
5.1.4 金屬雙原子催化劑 117
5.1.5 金屬原子鏈催化劑 132
5.2 金屬化合物電極材料 145
5.3 非金屬電極材料 147
5.3.1 碳材料電極 147
5.3.2 其他非金屬材料 153
參考文獻(xiàn) 156
第6章 均相催化劑還原CO2的理論研究 162
6.1 金屬大環(huán)類(lèi)配體 163
6.2 吡啶結(jié)構(gòu) 165
6.3 金屬螯合配體結(jié)構(gòu) 168
參考文獻(xiàn) 170
第7章 展望 172
7.1 拓?fù)淞孔硬牧显贑O2電催化還原中的應(yīng)用 172
7.2 應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)研究CO2電催化還原 177
參考文獻(xiàn) 180
附錄 182
附表1 電催化基本術(shù)語(yǔ) 182
附表2 物理量的國(guó)際單位及常用前綴 183
附表3 常用單位換算 184