福州含缺陷的PtCu/PrCe/CeO2催化剂ORR性能研究——清析客户检测案例

类别：客户案例 369 2023-02-24

2022年12月26日，本人接到福州某大学老师的计算需求。接到反馈后，第一时间与客户进行详细沟通，具体情况如下：

客户背景

客户是福州某大学的老师，希望通过模拟计算软件，计算(1) CeO2 (2 0 0) (2) PrCe(2 0 0) (3) PrCe(2 0 0)-Vo (4) PtCu/CeO2 (2 0 0) (5) PtCu/PrCe(2 0 0)-Vo五种催化剂的态密度，以及(4) PtCu/CeO2 (2 0 0) (5) PtCu/PrCe(2 0 0)-Vo两种催化剂ORR的反应能垒。

样品名称

(1) CeO2 (2 0 0) (2) PrCe(2 0 0) (3) PrCe(2 0 0)-Vo (4) PtCu/CeO2 (2 0 0) (5) PtCu/PrCe(2 0 0)-Vo初始结构模型（所建模型如下图所示）

客户需求

1. 客户希望通过计算模拟，得出(1) CeO2 (2 0 0) (2) PrCe(2 0 0) (3) PrCe(2 0 0)-Vo (4) PtCu/CeO2 (2 0 0) (5) PtCu/PrCe(2 0 0)-Vo五种催化剂的态密度图，证实在Pr掺杂CeO2所产生氧空位的影响下，PtCu/PrCe(2 0 0)-V0催化剂的性能达到最优。

2. 计算ORR各反应阶段的自由能，证明PtCu/PrCe(2 0 0)-Vo催化剂的性能优于PtCu/CeO2 (2 0 0)，台阶图中各中间体在PtCu/PrCe(2 0 0)-Vo表面的吸附能应该也小于PtCu/CeO2 (2 0 0) 。

ORR计算设计的反应路径（* 代表活性位点）：

（1）* + O2 (g) + H+ + e? → *OOH

（2）*OOH + H+ + e? → *O + H2O

（3）*O + H+ + e? → *OH

（4）*OH + H+ + e? → * + H2O

解决方案

采用软件VASP进行能量计算。利用GGA–PBE泛函对电子相互作用进行描述。布里渊区在结构优化和频率计算中用 3 × 3 ×1 的 K 点网格采样。截断能设为520eV，能量以及力的收敛标准设为10–5eV 和 0.02 eV/?。

客户反馈

数据结果符合预期，计算周期也与客户承诺一致。最后计算结果符合客户预期，客户对于计算结果非常满意，对工程师的专业度也很认可。

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