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基于电催化表界面构效关系的X射线吸收谱学研究的任务书
任务书
课题名称：基于电催化表界面构效关系的X射线吸收谱学研究
研究背景
电催化是一种利用电化学反应提高化学反应速率的方法，具有可以通过控制电压和电流大小，来实现化学反应速率调控的特点。在电催化反应过程中，表界面构效关系是实现电化学反应的关键因素之一，即催化剂的性能与表界面结构的关系。通过研究电催化表界面构效关系，可以更好地掌握电催化机理，进一步优化催化剂的设计和制备。因此，发展电催化表界面构效关系的研究是当前电催化研究的热点和重点之一。
近年来，X射线吸收谱技术（XAS）作为表征电催化表界面结构的强有力的工具，已经在电催化研究中得到广泛应用，能够揭示催化剂原位表面结构缺陷、催化剂对吸附基团的吸附程度、反应中间体等信息，可以实现原位、不破坏样品的表界面结构分析。因此，进一步利用XAS技术研究电催化表界面构效关系，对于深入探究电催化机理、提高电催化反应的效率具有极大的意义。
研究目的
本课题旨在：利用XAS技术对电催化表界面的细微结构进行原位、动态分析，揭示表界面构效关系，从而探讨电催化机制，发展高效、环保、可控的电催化催化剂。
研究内容
1.建立基于X射线吸收谱学技术的电催化表界面结构分析平台。首先，对XAS技术和电催化研究进行综述和分析，建立基于电催化反应的XAS实验方案，搭建XAS实验平台并进行实验验证。
2.基于电催化表界面构效关系的原位、动态分析。通过电催化反应实验和XAS实验分析，探究反应过程中催化剂表界面结构的演变规律和影响因素，确定表界面构效关系，重点研究反应中间体对催化剂表界面结构的影响。
3.结合密度泛函理论（DFT）计算，对催化剂表界面结构、吸附态及吸附能进行理论计算和分析。通过对不同化学组成和结构参数的催化剂进行DFT计算，寻找电催化表界面与性质的关系，探究电催化机制。
研究方法和技术路线
1.X射线吸收谱技术
XAS是一种通过测量样品在特定能量范围内的X射线吸收行为，了解样品电子轨道能级、配位数、离子价态和原子-原子间距等信息的无损结构表征技术。
2.电催化反应实验
以所选的电催化反应为模型，通过调整电压、温度等实验条件来控制反应速率和选择性，实现催化反应的优化控制，制备不同性能催化剂。
3.DFT计算方法
通过计算机软件对催化剂表界面结构进行计算，得到各种物理参数，如吸附态，吸附能、自洽电荷密度等参数，为探究电催化表界面构效关系提供理论依据。
预期成果
1.建立基于XAS技术的电催化表界面结构分析平台，并揭示催化剂原位表面结构缺陷、吸附态、反应中间体等信息，为电催化研究提供可靠的数据平台。
2.揭示表界面构效关系，对催化剂表界面结构和电催化机理进行深入研究，探索高效、环保、可控的电催化催化剂，并为电催化产业发展提供科学依据。
3.发表多篇高水平、高影响因子的学术论文，参加相关学术研讨活动，提升学术影响力和学科发展水平。