Квантово-хімічне моделювання механізмів реакцій відновлення кисню на неплатинових каталізаторах

Abstract

Виконано квантово-хімічне моделювання реакцій відновлення кисню (РВК) на наступних групах неплатинових каталізаторів: струмопровідні полімери (СП), оксиди перехідних металів (ОПМ) та шпінелі перехідних металів (ШПМ). У відповідності до результатів експериментів на дисковому електроді, що обертається, "ефективна" кількість електронів нараховує приблизно 2,0 для СП, 2,8-3,4 для ОПМ та 3,6-3,7 для ШПМ. Дана теоретична інтерпретація експериментальним результатам завдяки моделюванню РВК на таких каталізаторах. Показано, що вирішальну роль в механізмі РВК грає природа каталізатора і, зокрема, енергія адсорбції каталізатора до пероксиду водню.

Quantum-chemical modeling of the oxygen reduction reaction (ORR) has been fulfilled for the following groups of non-platinum catalysts: conducting polymers (CPs), transition metal oxides (TMOs) and transition metal spinels (TMSs). In accordance with rotating disc electrode experiments the "effective" number of electrons for ORR counts ca 2.0 for CPs, 2.8 - 3.4 for TMOs and 3.6 - 3.7 for TMSs.Theoretical interpretation of these experimental results has been done due to the ORR modeling for these catalysts. It was shown that the nature of catalysts and specifically the adsorption energy of catalysts for hydrogen peroxide plays a decisive role in the mechanism of ORR.