课程简介

金属是一种传统的催化剂，在能源、环境、化工等领域已经有了广泛的应用，具体包括催化HER、OER/ORR、CO2RR、NO3RR、NRR等重要反应。本次课程由华算科技朱老师主讲金属催化计算，课程具体涉及热门金属催化剂对HER、OER/ORR、CO2RR、NO3RR、NRR反应的催化性能以及催化剂自身的结构与电子性质。

课程内容

第1章 Ni负载Pd单原子催化析氢反应（HER）

Pd是一种贵金属，催化HER性能较好，但成本较高。Ni是一种廉价金属、结构稳定，本章介绍Ni表面嵌入不同数量Pd单原子与高熵结构在酸性条件下催化HER的性能，包括Ni表面、Pd单原子、高熵模型，中间体H的吸附构型与自由能，差分电荷，态密度d带中心等。

第2章 Pd催化析氢反应（HER）

H2O分解产H2不仅涉及H2析出还包括H2O分解过程。本章介绍Pd催化H2O分解产H2的过程，包括Pd表面模型、H2O分解路径与势垒、反应势能面、原子振动频率、H析出自由能、吸附能、结合能等。

第3章 不同配位Fe单原子催化析氧反应与氧还原反应（OER/ORR）

Fe单原在OER/ORR方面具有较好的催化性能，配体改性还能够提升单原子性能。本章介绍C负载Fe-N4、Fe-N3O1、Fe-N3、Fe-N4OH等形式单原子催化OER/ORR性能，包括中间体OH、O、OOH吸附构型与自由能、电位对自由能影响、线性约束关系、d带中心分析吸附性能。

第4章 Cu催化CO2还原反应（CO2RR）

Cu基材料具有较好的催化CO2还原至C1产物的性能，包括CO、HCOOH、CH3OH、CH4。本章介绍Cu催化CO2还原至C1产物的性能，包括模型构建，中间体吸附构型与自由能，讨论各种产物的决速步以及彼此的分界点等。

第5章 ZnO/Cu异质结构催化CO2还原反应（CO2RR）

异质结构具有协同效应，能够优化催化剂的性能，在光催化方面也有着广泛的应用。本章介绍ZnO/Cu异质结构催化CO2还原至CO的性能，包括中间体COOH与CO的吸附构型与自由能，以及异质结构界面差分电荷密度与结合能。

第6章 C负载Cu纳米颗粒催化CO2还原反应（CO2RR）

金属纳米颗粒尺寸介于金属表面与单原子之间，具有明显的边界效应，因此可通过颗粒尺寸调控催化性能。本章介绍C负载Cu纳米颗粒催化CO2还原至CO的性能，包括中间体COOH与CO的吸附构型与自由能，以及边缘与中间位点的d带中心。

第7章 Fe、Co双原子催化NO3还原反应（NO3RR）

双原子较单原子具有更好的协同效应，从而催化性能可调性强。本章介绍Fe、Co双原子催化NO3RR的性能，包括催化剂模型构建，Fe与Co的d带中心，各中间体吸附构型自由能等。

第8章 NiFe合金催化N2还原反应（NRR）

NiFe合金是一种常见的催化剂，合金较单原子具有更密集的反应位点。本章介绍NiFe合金催化NRR产NH3的性能，包括模型构建，静电势与功函数，N2吸附能与结合能，distal、alternating、enzymatic路径中间体吸附构型与自由能，反应路径判断等。