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电催化反应多层级建模思路与实战
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介绍 目录 留言  

为什么要开设这个课程?
即便是最简单的电催化反应,也可以分解为一系列发生在双电层中的基元步骤。
基元步骤之多和双电层之复杂,使得你定量模拟电催化反应十分困难。
当前你所常见的做法是,用以密度泛函理论为基础的第一性原理计算方法,得到中间产物的吸附能,然后基于热力学分析(所谓的热力学过电位),确定反应的活性。
这种做法只能给出定性的活性趋势,却无法帮助你定量分析测量得到的极化曲线(电流-电压曲线)。
如果你想要建立一个能够定量分析极化曲线的理论模型,你不得不去考虑基元步骤的热力学和动力学,多步骤之间的耦合,以及双电层中的局部反应条件。为此,你需要一个多层级的理论框架,这便是本课程想要讲述的内容。

这个课程讲些什么?
这是一个四小时的短课程,包括模型框架和具体实例两个部分。首先,讲师将介绍如何搭建一个具有一定普适性的电催化反应多层级模型框架。然后,讲师将以氧还原和氧析出反应为例,在Matlab中实施这个模型框架。Matlab源程序会公开分享。
具体安排如下:

课程安排

6月4日,15:00-17:00 pm:模型框架
1.一个定量的电催化反应模型应该包括什么?
2.怎么描述基元步骤的电极反应动力学?
3.怎么描述多步骤之间的耦合?
4.怎么描述双电层中的局部微环境?
5.各个子模型如何耦合?
6.模型参数如何获取?
7.如何与实验对比?
6月5日,15:00-17:00 pm:具体实例
1.铂电极上的氧还原反应(参考文献:Huang et al. Phys. Chem. Chem. Phys., 2018,20, 11776-11786;Zhang et al. J. Phys.: Condens. Matter, 2021, 33, 504002)
2.镍氧化物上的氧析出反应(参考文献:Huang et al. JACS Au 2021, 1, 10, 1752–1765)

讲师简介
黄俊,Helmholtz青年研究课题组长(2022.5.1开始),兼任德国亚琛工业大学Junior professor。清华大学汽车工程系本科(2012)、博士(2017)。博士毕业后,任中南大学特聘副教授,独立开展研究工作。2020年起,在洪堡基金会的资助下,依次在德国于利希研究中心、德国乌尔姆大学、西班牙阿利坎特大学,开展访问研究。主要致力于电化学界面和反应的新经典理论研究。任第三届亚洲阻抗谱会议共同主席(2019年,长沙),第十二届国际阻抗谱会议电化学能源方向共同召集人(2022年,北京),中国电化学会会刊《电化学》青年编委(2020-2022),Current Opinion in Electrochemistry表面化学专辑(2019)和电催化专辑(2022)共同客座编辑。