ACS Catal.：析氢反应催化位点理解和设计的理论研究进展

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ACS Catal.：析氢反应催化位点理解和设计的理论研究进展
氢能是动力和交通运输中的绿色能源。采用采用可再生能源在裂解水得到氢气是可持续能源研究中的重要反应-析氢反应。析氢反应也是理解电催化和设计电催化剂的模型反应。目前相关的实验研究有了很大的进展，与此同时，基于密度泛函理论的计算模拟是在原子层面认识催化反应活性位的催化机理的重要的手段。结合催化剂电子结构来理解其催化性能极大的推动了电催化的发展。
质子耦合电子转移过程：
ACS Catal.：析氢反应催化位点理解和设计的理论研究进展
Volmer−Tafel pathway和Volmer−Heyrovsky mechanism示意图：
ACS Catal.：析氢反应催化位点理解和设计的理论研究进展
金属催化剂表面H的吸附结构及吸附能：
ACS Catal.：析氢反应催化位点理解和设计的理论研究进展
文中详细阐述了析氢反应中的基本概念，包括：质子耦合电子转移过程，几种反应机理，动力学分析和活性描述参数。系统地讲述了理论计算在析氢反应中的研究进展。吉布斯自由能的计算、自由能分析、在计算模型中局域环境的考虑，催化剂的电子结构（d带中心和价带轨道能级），以及计算方法学上的进展。这些都是致力于对析氢反应有更准确的理论描述。通过理论计算研究催化反应活性位点对在原子层面理解反应的构效关系具有重要作用。
Theoretical Advances in Understanding and Designing the Active Sites for Hydrogen Evolution Reaction，ACS Catal. 2022, 12, 8404−8433

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