| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第14-17页 |
| 1.1 研究背景 | 第14-15页 |
| 1.2 研究内容 | 第15-17页 |
| 第2章 文献综述 | 第17-34页 |
| 2.1 金属碳化物与单原子催化剂概述 | 第17-18页 |
| 2.2 碳化铁催化合成气(CO+H_2)转化 | 第18-25页 |
| 2.2.1 费托合成反应概述 | 第18-19页 |
| 2.2.2 Fe基费托过程活性相辨认研究进展 | 第19-20页 |
| 2.2.3 χ-Fe_5C_2催化剂制备方法及其费托性能 | 第20-22页 |
| 2.2.4 碳化铁催化剂上理论研究进展 | 第22-25页 |
| 2.2.5 Fe基费托催化剂的稳态同位素研究进展 | 第25页 |
| 2.3 金属单原子催化剂上氧还原研究进展 | 第25-29页 |
| 2.3.1 氧还原(ORR)过程及其反应机理概述 | 第25-26页 |
| 2.3.2 氧还原电催化剂概述 | 第26-27页 |
| 2.3.3 过渡金属单原子ORR催化剂研究进展 | 第27-29页 |
| 2.4 金属单原子催化氢析出(HER) | 第29-31页 |
| 2.4.1 HER反应概述 | 第29-30页 |
| 2.4.2 析氢催化剂概述 | 第30页 |
| 2.4.3 贵金属单原子HER催化剂研究进展 | 第30-31页 |
| 2.5 金属碳化物与单原子催化小分子活化描述符研究进展 | 第31-34页 |
| 第3章 理论计算与实验部分 | 第34-44页 |
| 3.1 理论计算基础 | 第34-37页 |
| 3.1.1 Thomas-Fermi模型 | 第34页 |
| 3.1.2 Hohenberg-Kohn定理 | 第34-35页 |
| 3.1.3 Kohn-Sham (K-S)方程 | 第35-36页 |
| 3.1.4 交换关联泛函 | 第36-37页 |
| 3.1.5 基组和赝势方法 | 第37页 |
| 3.2 计算方法 | 第37-38页 |
| 3.2.1 计算软件简介 | 第37页 |
| 3.2.2 计算方法 | 第37-38页 |
| 3.3 实验原料和试剂 | 第38-39页 |
| 3.4 催化剂制备 | 第39-40页 |
| 3.4.1 α-Al_2O_3负载Fe催化剂的制备 | 第39页 |
| 3.4.2 γ-Al_2O_3负载Co催化剂的制备 | 第39-40页 |
| 3.5 费托性能测试 | 第40-42页 |
| 3.5.1 实验流程 | 第40页 |
| 3.5.2 产物分析方法 | 第40-41页 |
| 3.5.3 反应转化率与选择性计算方法 | 第41-42页 |
| 3.6 SSITKA分析 | 第42页 |
| 3.7 催化剂表征 | 第42-44页 |
| 3.7.1 X射线衍射分析(XRD) | 第42页 |
| 3.7.2 电镜分析 | 第42-43页 |
| 3.7.3 氮气物理吸附分析(N_2-BET) | 第43页 |
| 3.7.4 氢气程序升温还原(H_2-TPR) | 第43页 |
| 3.7.5 拉曼光谱分析(Raman) | 第43页 |
| 3.7.6 热重分析(TG) | 第43-44页 |
| 第4章 χ-Fe_5C_2费托催化剂上的CO催化活化 | 第44-62页 |
| 4.1 引言 | 第44-45页 |
| 4.2 计算方法与模型 | 第45-47页 |
| 4.2.1 计算方法 | 第45页 |
| 4.2.2 计算模型 | 第45-47页 |
| 4.3 CO吸附与活化机理 | 第47-54页 |
| 4.4 传统描述符的关联 | 第54-57页 |
| 4.5 电荷调变的CO活化 | 第57-60页 |
| 4.5.1 洁净χ-Fe_5C_2表面上的CO活化本质 | 第57-59页 |
| 4.5.2 描述符的普适性 | 第59-60页 |
| 4.6 本章小结 | 第60-62页 |
| 第5章 χ-Fe_5C_2费托催化剂上的甲烷与低碳烯烃形成机理 | 第62-95页 |
| 5.1 引言 | 第62-64页 |
| 5.2 计算与实验方法 | 第64-66页 |
| 5.2.1 计算方法 | 第64页 |
| 5.2.2 计算模型 | 第64页 |
| 5.2.3 Fe基催化剂上的SSITKA分析 | 第64-66页 |
| 5.2.4 新型的Fe/MnK-CNT复合物催化剂的制备 | 第66页 |
| 5.3 χ-Fe_5C_2催化剂上的甲烷形成机理 | 第66-77页 |
| 5.3.1 χ-Fe_5C_2催化剂上甲烷形成的理论计算研究 | 第66-74页 |
| 5.3.2 基于SSITKA的甲烷形成机理研究 | 第74-77页 |
| 5.4 χ-Fe_5C_2催化剂上的低碳烯烃形成机理 | 第77-89页 |
| 5.4.1 χ-Fe_5C_2(510)面上C_2物种的吸附 | 第77-81页 |
| 5.4.2 χ-Fe_5C_2(510)面上C_3物种的吸附 | 第81-85页 |
| 5.4.3 χ-Fe_5C_2(510)面上低碳烯烃形成的热力学主导因素 | 第85-88页 |
| 5.4.4 χ-Fe_5C_2(510)面低碳烯烃脱附的助剂效应 | 第88-89页 |
| 5.5 Fe基FTO催化剂上K和Mn的助剂效应 | 第89-93页 |
| 5.6 本章小结 | 第93-95页 |
| 第6章 过渡金属单原子催化剂氧还原反应的调控规律 | 第95-109页 |
| 6.1 引言 | 第95-96页 |
| 6.2 计算方法与模型 | 第96-99页 |
| 6.2.1 计算方法 | 第96页 |
| 6.2.2 计算模型 | 第96页 |
| 6.2.3 ORR反应机理 | 第96-97页 |
| 6.2.4 ORR反应自由能计算 | 第97-99页 |
| 6.3 N、P和Fe共掺杂碳材料催化氧还原 | 第99-105页 |
| 6.3.1 N、P和Fe共掺杂碳材料的稳定性 | 第99-101页 |
| 6.3.2 Fe-N-P-C催化剂上的ORR反应过程 | 第101-102页 |
| 6.3.3 N-P-O-Fe-O催化剂上优异ORR性能的本质 | 第102-103页 |
| 6.3.4 Fe/M-NPC_s催化剂的制备与ORR性能(实验合作者工作) | 第103-105页 |
| 6.4 M-NPC_s催化剂上的ORR活性的趋势分析 | 第105-107页 |
| 6.4.1 M-NPC_s催化剂上的ORR反应过程 | 第105-106页 |
| 6.4.2 M-NPC_s催化剂上的ORR反应的活性描述符 | 第106-107页 |
| 6.5 本章小结 | 第107-109页 |
| 第7章 贵金属单原子催化剂析氢反应的调控规律 | 第109-119页 |
| 7.1 引言 | 第109页 |
| 7.2 计算方法与模型 | 第109-111页 |
| 7.2.1 计算方法 | 第109-110页 |
| 7.2.2 计算模型 | 第110-111页 |
| 7.2.3 酸性HER反应过程 | 第111页 |
| 7.3 碳载Pt单原子HER催化剂的调控规律 | 第111-115页 |
| 7.3.1 碳载Pt单原子HER催化剂的初步筛选 | 第111-112页 |
| 7.3.2 碳载Pt单原子HER催化剂上缺陷的作用 | 第112-114页 |
| 7.3.3 Pt-SAs-C_4催化剂的制备及其HER性能测试(实验合作者工作) | 第114-115页 |
| 7.4 Ru单原子HER催化剂的理性设计 | 第115-118页 |
| 7.4.1 Ru单原子HER催化剂的载体筛选 | 第115-117页 |
| 7.4.2 Ru单原子催化剂的制备及其HER性能测试(实验合作者工作) | 第117-118页 |
| 7.5 本章小结 | 第118-119页 |
| 第8章 结论与展望 | 第119-122页 |
| 8.1 结论 | 第119-121页 |
| 8.2 创新点 | 第121页 |
| 8.3 展望 | 第121-122页 |
| 参考文献 | 第122-142页 |
| 致谢 | 第142-144页 |
| 附录 | 第144-145页 |
