吉大物理70年系列学术活动——原子分子科学论坛（83）

报告题目：富勒烯负载金属单原子催化水分解制氢机制

报告时间：2022年6月10日14：00

腾讯会议：313-494-606

报告嘉宾：杨涛 西安交通大学

主 持 人：崔中华

嘉宾简介

杨涛研究员，分别于2009年与2014年在西安交通大学获得学士和博士学位，随后在日本（国立）分子科学研究所、德国马尔堡大学从事科学研究工作。2019年3月起任西安交通大学研究员、博士生导师。获西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”、德国洪堡基金会博士后奖学金等资助与支持。杨涛研究员主要致力于运用及发展组态相互作用、密度泛函理论、分子动力学等理论计算方法研究碳基原子/分子团簇结构、动力学及理化性质，在Nature Chem、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Cell. Rep. Phys. Sci.等期刊发表论文60余篇。

报告摘要

寻找可再生和环境友好的化石燃料替代品是国家实现“双碳”战略目标的一个重要方案，对于应对全球能源危机、环境污染等问题具有重要意义。氢能是化石燃料的理想替代品，而基于碳基材料负载金属催化水分解制氢是获得氢能的重要方法之一。因此，捕捉并研究其催化制氢过程中的活性中间体、获取催化活性位点信息，不仅有助于从原子层面揭示水分解制氢的微观机制，也将促进廉价高效制氢催化材料的发展与应用。在本报告中，基于团簇是关联宏观性质和物质微观结构的理想模型的理念，我们提出以原子数精确可控和几何结构精确可确定的富勒烯C60负载金属单原子作为碳基材料负载金属单原子催化剂的模型，利用高分辨高灵敏飞行时间质谱质谱、红外多光子解离光谱、密度泛函理论计算、分子动力学模拟等实验与理论方法，通过深入研究水分子在C60V+分解生成氢气H2和氧气O2的微观机制，发现了C60负载所具有的显著载体效应：（1）作为“氢摆渡车”帮助氢原子转移和氢气形成（几何效应）和（2）作为电荷存储与释放的“电子海绵”改变中心金属价态从而推动转化过程的完成（电子效应）。