[发明专利]一种析氢电极材料合金成分的筛选方法

摘要

本发明涉及一种析氢电极材料合金成分的筛选方法，属于电极材料技术领域。该方法包括以下步骤：(1)计算基体及合金的晶格常数；(2)模拟基体及合金表面氢吸附过程；(3)关联计算模拟与实验；(4)建立析氢电极催化活性数据库：针对不同的合金元素，重复以上步骤，最终筛选出高催化活性的合金电极并建立析氢电极催化活性数据库，用于实验中对于掺入基体的合金元素进行筛选。本发明的析氢电极材料合金成分的筛选方法结合先进的材料模拟计算能够方便快捷地开发新型廉价的、高催化活性的析氢电催化材料，具有重要的理论和实际价值。

主权项

1.一种析氢电极材料合金成分的筛选方法，包括以下步骤：(1)计算基体及合金的晶格常数：通过量子力学第一原理方法计算基体的晶格常数，在基体原胞中通过替代方式放入掺杂合金元素，构建出合金原胞，并用相同方法获得合金晶格常数；构建合金表面模型时，基体原胞中部分原子被掺杂元素替代，数目不超过50％，晶格常数精度不低于基体为镍，掺杂合金元素为Mo、Fe、Co、Cr、Sn、La、Ti、Sc、Y、Cu或Hf；(2)模拟基体及合金表面氢吸附过程：利用基体及合金原胞参数构建基体表面模型和合金表面模型，并通过量子力学第一原理方法模拟氢吸附过程，计算氢原子在基体表面和合金表面的吸附能ΔE_H；(3)关联计算模拟与实验：金属‑氢键能与析氢反应电流之间呈“火山型”关系；将表面氢的吸附自由能ΔG_H作为催化反应的描述符，根据ΔG_H＝ΔE_H+0.24，获得基体和合金表面氢的吸附自由能；(4)建立析氢电极催化活性数据库：针对不同的合金元素，重复以上步骤，最终筛选出高催化活性的合金电极并建立析氢电极催化活性数据库。