团簇Fe4P的催化析氢反应

侯欠欠，方志刚，秦渝，许友，毛智龙

(辽宁科技大学化学工程学院， 辽宁 鞍山 114051)

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为降低不可再生能源的消耗速度，解决日益增长的能源需求问题，探究出新型的清洁能源成为科研工作者需要解决的工作重点.人们发现氢气[1-2]不仅产热量高、原料丰富而且绿色环保，这种新型绿色能源可用于替代不可再生能源被广泛使用.在工业生产中，氢气的制备需要催化剂的参与以提高产生速率，因此催化剂的选择决定了工业生产效率.目前除价格昂贵的铂基催化剂[3-4]对析氢反应具有较高的催化活性外，过渡金属磷化物(TMPs)[5-6]也可作为一种低成本、高效率的析氢反应催化剂.而在过渡金属磷化物中，Fe-P体系合金因来源广泛且对析氢反应[7-10]具有高效的催化活性，而被广大研究学者所关注.此外，由于Fe-P非晶态合金具有优异的物理化学性质，在析氧反应[11]和氧化还原反应[12-13]中同样具有较高的反应活性.但研究学者对Fe-P非晶态合金催化活性的研究仅停留于其宏观实验方面的应用，对其催化机理及理论研究等方面的探究较少，因此对于实际操作中出现的问题，无法提出合理的解决方案.所以，本文中以团簇Fe4P[14]为Fe-P体系的研究对象，运用密度泛函理论[15-17]和前线轨道理论[18-19]，分析其前线轨道图以及团簇Fe4P与水分子的轨道能级差，从微观理论方面讨论团簇Fe4P催化水分子析出氢气的反应活性，进而探究出团簇Fe4P具有最优催化活性的构型，同时也为其他科研人员对……