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產氫反應機制與活性在鈷鐵磷化物上的計算與實驗研究

為了解決AU9901 PTT的問題，作者廖振廷 這樣論述：

氫氣燃料作為取代化石燃料成為下一代符合永續發展的能源，以電解水方式進行析氫反應可以說是一種有效且可行的產氫方式，本篇研究以非貴金屬材料CoP、FeP和CoFeP作為反應觸媒，分析其反應機制並利用雙金屬的摻雜增進析氫活性。本篇研究第一部分以常見的方法以氫吸附能分析析氫活性，利用氫原子在真空下吸附於觸媒表面計算吸附能，我們以Ag、Au、Co、Cu、Ni 、Pd、Pt、Rh確認吸附能與析氫反應電流的火山圖趨勢，接者以相同方式探討CoP、FeP和CoFeP，發現CoFeP由於Co-Fe雙金屬摻雜影響電子結構，確實有著更好的吸附能(ΔGH*≈0)。除此之外’，我們對於火山圖趨勢中Cu的偏移，我們利用含

水層的模型計算其反應的活化能以及電位改變對電子轉移過程的影響，成功解釋了Cu不在火山圖趨勢的原因。利用這個方法，我們發現CoFeP在速率決定步驟Volmer step的活化能低於CoP、FeP，因此我們認為在計算上CoFeP會有更好的析氫活性。最後，我們利用實驗確認CoP、FeP和CoFeP的電化學活性，以共沉澱法和化學氣相沉積合成，再以SEM、EDX、XRD、XPS確認觸媒之晶粒大小皆為6~8 nm，且都為均勻的純相磷化物，透過電化學方法，我們測得CoFeP有更好的電化學活性，在10毫安電流的過電位為50 mV以及117 mV/dec的塔菲爾斜率，在排除活性面積的增加改變電流，我們確認了雙金

屬在觸媒間的互相影響不只增強了化學穩定度，也確實增加了反應活性。

以密度泛函理論計算改良鹼性析氫反應之描述符

為了解決AU9901 PTT的問題，作者顏宏宇 這樣論述：

在過去的研究中，酸性的析氫反應只需計算氫的吸附自由能(∆GH*)，即可決定催化劑的好壞。在本篇研究中，我們利用3個鹼性析氫反應中最重要的參數：氫的吸附自由能(∆GH*)、氫氧根的吸附自由能(∆GoH*)、水解離活化能(Ea(water))，繪製出雷達圖，建構出一個簡單、有用的方法，來判斷較為複雜的鹼性析氫反應活性。一開始，本篇研究先計算單金屬銀(Ag)、金(Au)、鈷(Co)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt) (皆為FCC (111)面)，並數繪製成雷達圖，與文獻值的交換電流密度對數(log i0)繪製成散佈圖後，發現兩者呈現高度正相關，代表雷達圖面積可以很好的對應鹼性析氫反應

的活性。接著，本篇研究測試了以鉑(Pt)和鈀(Pd)為基底的雙金屬催化劑：Pt3M、PtM、Pd3M、PdM (M = Ag、Au、Co、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru)，並且將雷達圖面積與功函數比較後，發現兩者呈線高度正相關，代表功函數也可以代表活性，並且以鉑(Pt)為基底的雙金屬催化劑的活性高於以鈀(Pd)為基底的雙金屬催化劑，其中又以Pt3Au為最高。最後，本篇研究也計算了非金屬催化劑Fe3O4(220)及FeP(111)，繪製出雷達圖後，其活性趨勢為FeP(111) > Fe3O4(220)，與實驗中磷化物的活性高於氧化物的趨勢相符。