Phản ứng khử ôxi trên hệ xúc tác pd lớp da pd3fe 111 ứng dụng trong pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton

SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TÍNH TỐN BÁO CÁO TỔNG KẾT Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Đơn vị thực hiện: PTN Khoa học Phân tử Chủ nhiệm đề tài: TS Phạm Hồ Mỹ Phương TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08/2017 SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TÍNH TỐN BÁO CÁO TỔNG KẾT Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Viện trưởng: Đơn vị thực hiện: PTN Khoa học Phân tử Chủ nhiệm đề tài: TS Phạm Hồ Mỹ Phương Nguyễn Kỳ Phùng Phạm Hồ Mỹ Phương TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08/2017 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ĐƠN VỊ THỰC HIỆN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I Báo cáo khoa học II Tài liệu khoa học xuất 19 III Chương trình giáo dục đào tạo 20 IV Hội nghị, hội thảo 21 V File liệu 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 CÁC PHỤ LỤC 24 PHỤ LỤC 1: Bài báo “First-principles study of Pd-skin/Pd3Fe(111) electrocatalyst for oxygen reduction reaction”, J Appl Electrochem, June 2017, Volume 47, Issue 6, pp 747–754 PHỤ LỤC 2: Bài báo “Influences of Electrode potential on Mechanism of Oxygen Reduction Reaction on Pd-Skin/Pd3Fe(111) Electrocatalyst: Insights from DFT-Based Calculations ”, Electrocatalysis, 2017 DOI 10.1007/s12678-017-0412-8 Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton MỞ ĐẦU Phản ứng khử ô xi, O2 + 4(H+ + e-) → 2H2O, phản ứng quan trọng xảy bề mặt xúc tác điện cực âm pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Phát triển xúc tác điện cực âm hợp kim, thay sử dụng vật liệu biết đến từ lâu đắt Pt, phương pháp tiết kiệm tiềm để nâng cao hiệu pin nhiên liệu Hai hệ hợp kim Pd-lớp da/Pd3Fe(111) Pd-lớp da/Pd2Co(111) lên hai ứng cử viên sáng giá Mặc dù vậy, chưa có nghiên cứu thực để so sánh hoạt độ phản ứng khử ô xi độ bền vững môi trường phản ứng khử ô xi hai điện cực Trong hoạt độ phản ứng khử ô xi độ bền vững Pd-lớp da/Pd2Co(111) nghiên cứu cơng bố, kết tương tự cho Pd-lớp da/Pd3Fe(111) chưa thực Trong dự án này, sử dụng phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ để thực nghiên cứu phản ứng khử ô xi xúc tác điện cực âm Pd-lớp da/Pd3Fe(111) có giá thành rẻ Pt nhiều Dự án tập trung làm rõ chủ đề sau đây: (1) hoạt độ phản ứng khử ô xi Pd-lớp da/Pd3Fe(111), (2) độ bền vững hệ hợp kim Pd-lớp da/Pd3Fe(111) môi trường phản ứng khử ô xi, (3) ảnh hưởng điện cực lên hình thành chất trung gian phản ứng khử ô xi Pd-lớp da/Pd3Fe(111) Hoạt độ phản ứng khử ô xi Pd-lớp da/Pd3Fe(111) độ bền vững điện cực môi trường phản ứng khử ô xi so sánh với đại lượng tương ứng thu cho hệ hợp kim Pd-lớp da/Pd2Co(111) Kết nghiên cứu dự án hữu ích cho việc thiết kế điện cực âm đạt hiệu cao sử dụng cho pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Lời cảm ơn đến ICST Chúng xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc đến Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn (ICST) hỗ trợ sở hạ tầng tính tốn, Sở Khoa học Cơng nghệ Tp.HCM cấp kinh phí để thực đề tài Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton ĐƠN VỊ THỰC HIỆN Phịng thí nghiệm: Khoa học phân tử Chủ nhiệm đề tài: TS Phạm Hồ Mỹ Phương Thành viên đề tài: TS Đỗ Ngọc Sơn Học viên cao học Phan Văn Cao Học viên cao học Nguyễn Đình Quang Nghiên cứu viên Ngô Quang Lộc Nghiên cứu viên Phan Thị Thu Thủy Cơ quan phối hợp: Viorel Chihaia, Viện Hóa Lý "IlieMurgulescu", Học viện Roumanian, Roumania Kaito Takahashi, Viện Khoa học nguyên tử phân tử Đài Loan Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU I BÁO CÁO KHOA HỌC Chúng làm rõ chủ đề: (1) hoạt độ phản ứng khử ô xi, (2) độ bền xúc tác Pd-skin/Pd3Fe(111) môi trường phản ứng khử ô xi, (3) độ bền xúc tác vật liệu hoà tan, (4) ảnh hưởng điện cực lên chất trung gian phản ứng khử chế phản ứng, với số kết hồn tồn khơng có đề cương nghiên cứu [1,2] Chúng tơi đăng báo khoa học tạp chí quốc tế (xem mục Bài báo khoa học) với kết sau đây: 1) Hoạt độ phản ứng khử ô xi xúc tác Pd-skin/Pd3Fe(111) 1.1 Thiết kế tối ưu hoá cấu trúc mẫu Các cấu trúc Hình Các cấu trúc đặt tên theo cách xếp nguyên tử Fe: phân tán (SC), co cụm (CL), đơn lớp lớp nguyên tử thứ (2M) lớp nguyên tử thứ (3M) Ngoài cấu trúc bền thang lượng SC1, SC2, SC3, chọn thêm SC4, CL, 2M, 3M Bốn cấu trúc cuối có số lượng nguyên tử Fe lớp thứ biến đổi cho phép nghiên cứu ảnh hưởng số lượng nguyên tử Fe lên tính chất phản ứng khử xi tính bền vững chất xúc tác Năng lượng tương đối cấu trúc mẫu Hình Các cấu trúc SC14 bền vững 2M 3M, nguyên tử Fe có xu hướng phân tán Trong trường hợp cấu trúc đơn lớp, đơn lớp Fe thích định vị gần lớp da Pd, tức 2M bền 3M Phân bố nguyên tử Fe khác với phân bố nguyên tử Co cấu trúc Pd Trong nghiên cứu trước đây, thấy nguyên tử Co thích tập hợp gần đơn lớp Co có xu hướng định vị sâu bên phim mỏng Pd [3] Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Hình Cấu trúc hợp kim Pd-skin/Pd3Fe(111) sử dụng nghiên cứu phản ứng khử xi Hình Năng lượng cấu trúc mẫu 1.2 Các chất trung gian thuận lợi phản ứng khử Phản ứng khử ô xi xuất bề mặt xúc tác tiến triển thơng qua chế: phân ly kết hợp [3-8] Có chất trung gian phản ứng chế phân ly O* HO*, dấu * hấp phụ nguyên tử, phân tử bề mặt xúc tác Năng lượng hấp phụ chất trung gian biểu diễn Hình Chúng tơi thấy cấu trúc xúc tác có độ hấp phụ mạnh O hấp phụ mạnh HO Sự khác biệt nằm chỗ biến đổi O* lớn nhiều so với HO* Hình Năng lượng hấp phụ xi ngun tử O* hydroxyl HO* bề mặt xúc tác Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Hình Năng lượng hấp phụ trung gian phản ứng chế kết hợp Đối với chế kết hợp, chúng tơi tìm thấy chất trung gian bền vững O2*, HOO*, O* + HO*, HO* Năng lượng hấp phụ đế xúc tác biểu diễn Hình Dáng điệu biến đổi lượng hấp phụ O2* tương tự HOO* Cả hai chất trung gian HOO* O* + HO* có nguyên tử hydro, lượng hấp phấp HOO* âm nhiều so với O* + HO* Chính vậy, HOO* phân ly để hình thành O* + HO* Trên xúc tác Pdskin/Pd3Fe(111), việc đưa thêm nguyên tử hydro khác vào O* + HO* HOO* hình thành HO* Sự hình thành HOOH* O* + H2O kênh thuận lợi xúc tác này, kênh tìm thấy xúc tác Pt, Pd, hợp kim PdCo [3,4] 1.3 Năng lượng tự Gibbs Chúng tính tốn thu lượng tự Gibbs cho bước trung gian phản ứng khử ô xi [9] Sau xây dựng giản đồ lượng tự cho chế phản ứng phân ly kết hợp, biểu diễn Hình Hình Giản đồ lượng tự Gibbs cho chế phân ly điện cực cân 1.23 V Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Hình Giản đồ lượng tự Gibbs cho chế kết hợp điện cực cân 1.23 V 1.4 Xác định bước giới hạn tốc độ phản ứng khử Chúng xác định bước giới hạn tốc độ phản ứng bước hydro hố thứ Hình Khác biệt lượng tự Gibbs Hình hang rào lượng kích hoạt phản ứng Chúng tơi thấy cấu trúc 2M tốt có hàng rào lượng thấp chế phân ly thuận lợi chế kết hợp Hình Khác biệt lượng tự Gibbs bước hydro hoá cho chế phẩn ứng cấu trúc chất hợp kim Pd-skin/Pd3Fe(111) Cơ chế kết hợp phân ly biểu diễn màu đỏ (đường nét đứt) xanh (đường nét liền) 1.5 Hoạt độ phản ứng khử Hàng rào lượng thấp hoạt độ phản ứng cao Do đó, Hình áp hoạt độ phản ứng tốt Pd-skin/Pd3Fe(111) so với PdCo, Pd, Pt [4] Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton O2 + * O2* , O2* + H+(H2O)n + e- (4) HOO* + n H2O, HOO* + H+(H2O)n + eHOOH* + H+(H2O)n + e- (5) HOOH* + n H2O, (6) HO* + (n+1) H2O (7) Dấu * ký hiệu vị trí hấp phụ bề mặt điện cực 3.4 Mơ hình di chuyển proton electron Trong dự án giới thiệu mơ hình để nghiên cứu di chuyển proton electron bước trung gian phản ứng khử cách đưa vào mô phân tử H+(H2O)2 + e- bao gồm proton thuỷ hoá H+(H2O)2 electron e-, bề mặt đế xúc tác với chất trung gian có trước vế trái bước phản ứng (2), (3), and (5) – (7) Bề mặt hình thành chất trung gian bên vế phải bước phản ứng xây dựng theo thay đổi vị trí proton [13,14] Vị trí mơ hình khoảng cách O-H Pd-H (Hình 11) a) b) Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 13 Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton c) d) e) Hình 11 Mơ hình để tính bề mặt năng: từ (a) đến (e) tương ứng di chuyển proton electron theo phương trình (2), (3), (5)-(7) Chỉ có lớp nguyên tử đế xúc tác vẽ hình vẽ dễ nhìn 3.5 Bề mặt trình di chuyển proton electron Bề mặt trình di chuyển proton electron cho chế phản ứng phân ly kết hợp theo phương trình (2), (3) and (5)-(7) biểu diễn Hình 12 Chúng tơi thấy bề mặt có vài cực tiểu trừ trường hợp bước phản ứng (2) Sự di chuyển từ cực tiểu bền đến cực tiểu bền vững trình di chuyển proton electron vượt qua hàng rào lượng Trong hàng rào lượng cao thấp tìm thấy cho bước phản ứng (3) (2) chế phân ly Bước phản ứng (5) đòi hỏi lượng kích hoạt tương đối cao so sánh với bước lại chế kết hợp Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 14 Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton b) a) c) d) e) Hình 12 Bề mặt năng: từ (a) đến (e) tương ứng với trình di chuyển proton electron theo phương trình (2), (3), (5)-(7) 3.6 Thế điện cực hình thành chất trung gian phản ứng khử Nghiên cứu ảnh hưởng điện cực mối tương quan với chế phản ứng, cấu trúc chất trung gian, lượng kích hoạt chủ đề quan Một làm rõ ảnh hưởng, người ta Viện Khoa học Công nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 15 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton tìm cách thức cải thiện hiệu phản ứng, nâng cao hiệu pin nhiên liệu Thế điện cực U cho hình thành chất trung gian liệt kê cột cuối Bảng Bảng Năng lượng Fermi, hàm công K, lượng kích hoạt, điện cực cho hình thành chất trung gian Chất gian HO* H2O* trung EFermi (eV) K (eV) EActivation (eV) U (V) - 0.07 (Min) 4.62 0.00 0.02 - 0.11 (Min1) 4.66 0.06 1.28 (Min1 → Min2)a - 0.26 (Min2) 4.81 1.49a HOO* - 0.05 (Min1) 4.60 0.94 (Min1 → Min2)b 0.00 - 0.25 (Min2) 4.80 1.12 (Min2 → Min3)c 1.14b, 1.23c HO* + O* - 0.16 (Min3) 4.71 0.46 (Min1 → Min3)d 0.57d HOOH* - 0.05 (Min1) 4.60 0.00 0.05 (Min1 → Min2)e HO* - 0.16 (Min2) 4.71 0.16e f HO* + H2O - 0.05 (Min1) 4.60 0.10 (pathway in Fig 4e) 0.00 - 0.41 (Min2) 4.91 0.37 (pathway in Fig 4e)g 0.1f, 0.68g Chỉ số a – g cột cuối đánh dấu giá trị U tính việc kể đến lượng kích hoạt có số tương ứng cột EActivation Bằng việc phân tích điện cực cho chất trung gian khác nhau, chúng tơi thấy bước trung gian khó hồn thành bước có hình thành HOO* phân tách HOO* thành HO* + O* chế kết hợp [2] Bước bước gây điện cực nhiều làm hạn chế hiệu pin nhiên liệu Kết phù hợp tốt với nghiên cứu phần trước bước hdyro hố bước giới hạn tốc độ phản ứng dựa mô hình động học [1] 3.7 Phân tích cấu trúc điện tử Để đánh giá định lượng biến đổi điện tích tâm phản ứng tương ứng với thay đổi electron affinity hàm công dẫn tới thay đổi điện cực, phân tích điện tích điểm Bader Bảng Chúng ta thấy tất ngun tử xi nhận điện tích Mặc dù nguyên tử hudro, có số nhận số cho điện tích tâm phản ứng khử ln ln nhận điện tích từ đế xúc tác Hơn chât trung gian có nhiều trạng thái lượng điện tích nhận ln cao cho trạng thái bền Bảng Điện tích điểm Bader (e-) tâm phản ứng: Dấu dương âm ký hiệu cho việc nhận cho điện tích Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 16 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Chất trung gian O1 O2 O3 HO* (Min1) 0.45 0.25 H2O* (Min1) 0.55 HOO* (Min1) O4 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 Tổng cộng 0.38 +0.10 -0.12 -0.26 -0.28 -0.13 0.36 0.37 -0.02 -0.19 -0.26 -0.10 -0.18 0.27 0.46 0.57 0.07 -0.07 -0.36 -0.22 +0.06 -0.32 +0.46 0.38 0.39 0.15 0.03 +0.09 -0.19 -0.15 -0.12 +0.06 +0.64 0.49 0.69 0.57 0.24 +0.13 -0.37 -0.24 -0.15 -0.24 +1.13 0.26 0.30 0.35 0.37 -0.12 -0.14 +0.01 -0.31 -0.16 -0.41 +0.16 0.44 0.64 0.27 0.42 +0.14 -0.09 +0.01 -0.24 -0.15 -0.45 +0.98 0.57 0.31 0.11 0.51 -0.05 -0.16 +0.07 -0.17 +0.13 -0.29 -0.38 +0.51 0.41 0.57 0.08 0.51 +0.13 -0.09 -0.11 -0.26 -0.32 +0.11 -0.19 +0.86 +0.38 -0.33 +0.21 (Min2) HO*+O* (Min3) HOOH* (Min1) HO* (Min2) HO*+H2O(Min1) (Min2) Sự khác biệt mật độ điện tích tính tốn biểu diễn hình vẽ có Electronic supplementary material báo thứ (Phụ lục 2) Các hình vẽ tâm phản ứng ln nơi tập hợp điện tích 3.8 Ảnh hưởng độ che phủ chất trung gian phản ứng Đây kết hồn tồn khơng có đề cương nghiên cứu đề tài Trên vùng điện cực gần với vùng xảy phản ứng khử ô xi, bề mặt xúc tác bị che phủ với lượng lớn HO* O* Chính chúng tơi thực phép tính để ước lượng lượng kích hoạt với độ che phủ O* HO* Cho hai trường hợp, thấy hàng rào lượng bị giảm đáng kể lực hấp dẫn tậm tập hợp điện tích 2O* HO* proton Lực hấp dẫn làm tăng tốc trình di chuyển proton electron, làm giảm điện cực Tuy nhiên chế phân ly thuận lợi chế kết hợp Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 17 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton 4) Kết luận - - Trong dự án làm rõ tất nội dung đề đề cương nghiên cứu Ngồi chúng tơi thu kết khơng có đề cương mơ hình tốn học để tính điện cực, mối tương quan hàng rào lượng kích hoạt với khác biệt lượng hấp phụ, ảnh hưởng che phủ chất trung gian, ảnh hưởng điện cực lên chế phản ứng Để biết xúc tác tốt hơn, thực phép tính lý thuyết phiếm hàm mật độ cho hệ Pd-skin/Pd3Fe(111) Chúng tơi tìm thấy hợp kim có hàng lượng kích hoạt thấp cho hoạt độ phản ứng khử ô xi cao hệ Pd, Pt, hợp kim PdCo Tuy nhiên điểm yếu chủ yếu Pd-skin/Pd3Fe(111) khả dịch chuyển Fe bề mặt điều kiện phản ứng khử làm cho hệ xúc tác bền PdCo Nếu phát triển phương pháp ngăn di chuyển Fe bề mặt xúc tác, hệ Pd-skin/Pd3Fe(111) trở thành vật liệu có hiệu - cao Tương tự trường hợp hợp kim PdCo, có nhiều nguyên tử Fe lớp bên lớp da Pd giảm hang rào lượng kích hoạt đồng thời làm tăng độ bền xúc tác hồ tan Chúng tơi làm rõ hình thành chất trung gian phản ứng khử mối tương quan cấu trúc, lượng kích hoạt, chế phản ứng với điện cực Pdskin/Pd3Fe(111) cho pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Chúng tơi thấy q trình di chuyển proton electron chế phân ly không đòi hỏi áp dụng điện cực Nhưng chế kết hợp, hình thành chất trung gian bền phải vượt qua hàng rào lượng kích hoạt Hàng rào lượng cao địi hỏi giá trị điện cực lớn để làm bước trung gian tiến triển Kết trình di chuyển proton electron tới phân tử ô xi hấp phụ điện cực chế kết hợp đòi hỏi nhiều lượng làm thiệt hại nhiều điện cực Kết bước phản ứng trung gian khác xuất điện cực khác Các bước phản ứng cuối chế kết hợp đòi hỏi - điện cực thấp hợp so với bước trước hình thành HOO HO + O Kết ám phải giảm điện cực để tiến triển phản ứng khử, điều phù hợp với thí nghiệm điện hố Ý nghĩa ẩn chứa bên cho thiết kế xúc tác phải tìm vật liệu tránh chế kết hợp đồng thời tang cường chế phân ly, vật liệu phải cho phép tất bước trung gian chế kết hợp xảy vùng điện cực gần với vùng xảy phản ứng khử ô xi Viện Khoa học Công nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 18 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 19 Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton II CÁC TÀI LIỆU KHOA HỌC ĐÃ XUẤT BẢN Bài báo số 1: First-principles study of Pd-skin/Pd3Fe(111) electrocatalyst for oxygen reduction reaction”, J Appl Electrochem, June 2017, Volume 47, Issue 6, pp 747–754 Bài báo số 2: Influences of Electrode potential on Mechanism of Oxygen Reduction Reaction on Pd-Skin/Pd3Fe(111) Electrocatalyst: Insights from DFTBased Calculations ”, Electrocatalysis, 2017 DOI 10.1007/s12678-017-0412-8 Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 20 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton III HỢI NGHỊ & HỢI THẢO Bài nói hội nghị Vật lý lý thuyết Việt Nam lần thứ 41, 01-04 Tháng 8, 2016 Nha Trang Bài nói “The 3rd International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology (ICAMN2016), 2-5 tháng 10, năm 2016 Hà Nội Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 21 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton IV CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Đào tạo học viên cao học: Phan Văn Cao Nguyễn Đình Quang nghiên cứu viên Ngô Quang Lộc Phan Thị Thu Thủy Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 22 Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton V FILE DỮ LIỆU Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 23 Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton TÀI LIỆU THAM KHẢO D N Son, P N Thanh, N D Quang, T Takahashi, M P Pham-Ho, Firstprinciples study of Pd-skin/Pd3Fe(111) electrocatalyst for oxygen reduction reaction”, J Appl Electrochem 47, 747–754, 2017 D N Son, P V Cao, T T T Hanh, V Chihaia, M P Pham-Ho, Influences of Electrode potential on Mechanism of Oxygen Reduction Reaction on PdSkin/Pd3Fe(111) Electrocatalyst: Insights from DFT-Based Calculations ”, Electrocatalysis, 2017 DOI 10.1007/s12678-017-0412-8 D N Son, K Takahashi, Selectivity of palladium−cobalt surface alloy toward oxygen reduction reaction J Phys Chem C 116, 6200–6207, 2012 D N Son, O K Le, V Chihaia, K Takahashi, Effects of Co content in Pdskin/PdCo alloys for oxygen reduction reaction: density functional theory predictions J Phys Chem C 119, 24364–24372, 2015 H S Wroblowa, Yen-Chi-Pan, G Razumney, Electroreduction of oxygen: A new mechanistic criterion J Electroanal Chem 69, 195–201, 1976 I Katsounaros, W B Schneider, J C Meier, U Benedikt, P U Biedermann, A A Auer, K J J Mayrhofer, Hydrogen peroxide electrochemistry on platinum: towards understanding the oxygen reduction reaction mechanism Phys Chem Chem Phys 14, 7384–7391, 2012 Z Duan, G Wang, A first principles study of oxygen reduction reaction on a Pt(111) surface modified by a subsurface transition metal M (M = Ni, Co, or Fe) Phys Chem Chem Phys 13, 20178–20187, 2011 D N Son, H Nakanishi, M Y David, H Kasai, Oxygen reduction on Pt(111) cathode of fuel cells J Phys Soc Jpn 78,114601, 2009 J K Nørskov, J Rossmeisl, A Logadottir, Lindqvist, J R Kitchin, Bligaard, H Jónsson, Origin of the Overpotential for Oxygen Reduction at a Fuel-Cell Cathode J Phys Chem B 108, 17886–17892, 2004 10 V Viswanathan, H A Hansen, J Rossmeisl, J K Nørskov, Universality in Oxygen Reduction Electrocatalysis on Metal Surfaces ACS Catal 2, 1654– 1660, 2012 Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 24 Phản ứng khử ôxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton 11 J Greeley, I E L Stephens, A S Bondarenko, T P Johansson, H A Hansen, T F Jaramillo, J Rossmeisl, I Chorkendorff, J K Nørskov, Alloys of platinum and early transition metals as oxygen reduction electrocatalysts Nat Chem 1, 552– 556, 2009 12 M Shao, P Liu, J Zhang, R Adzic, Origin of enhanced activity in Palladium alloy electrocatalysts for oxygen reduction reaction J Phys Chem B 111, 6772–6775, 2007 13 D N Son, B T Cong, H Kasai, Hydronium adsorption on OOH precovered Pt(111) surface: Effects of electrode potential J Nanosci Nanotechnol 11, 2983–2989, 2011 14 A.B Anderson, Theory at the electrochemical interface: reversible potentials and potential-dependent activation energies Electrochim Acta 48, 3743–3749, 2003 Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 25 Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton CÁC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: Bài báo : First-principles study of Pd-skin/Pd3Fe(111) electrocatalyst for oxygen reduction reaction Tạp chí : J Appl Electrochem Tác giả : Do Ngoc Son, Pham Ngoc Thanh, Nguyen Dinh Quang, Kaito Takahashi, My Phuong Pham-Ho Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 26 Phản ứng khử ơxi hệ xúc tác Pd-lớp da/pd3Fe (111) ứng dụng pin nhiên liệu có màng điện phân trao đổi proton PHỤ LỤC 2: Bài báo : Influences of Electrode Potential on Mechanism of Oxygen Reduction Reaction on Pd-Skin/Pd3Fe(111) Electrocatalyst: Insights from DFTBased Calculations Tạp chí : Electrocatalysis Tác giả : Do Ngoc Son, Phan Van Cao, Tran Thi Thu Hanh, Viorel Chihaia & My Phuong Pham-Ho Viện Khoa học Công nghệ Tính tốn TP Hồ Chí Minh Page 27