理论计算钯原子的状态及热力学性质
金属材料系统科学框架由纯金属系统科学、合金物理与化学以及合金统计热力学3个部分组成,其核心内容为纯金属单原子理论(OA)和合金特征晶体理论(CC)。近年来,由于世界性能源危机和环境污染日趋严重,具有结构简单、高效、启动性能好、无噪音以及无污染等优点的质子交换膜燃料电池成为当今世界研究的热点,但由于其使用贵金属催化剂,使其成本居高不下,从而制约了其商品化,因此要降低其成本的关键是催化剂。依据OA理论建立的纯金属单质数据库,对质子交换膜燃料电池电催化剂金属Pd的原子状态和物理性质进行了较为系统地研究,为电催化剂在金属材料系统科学框架指导下的科学设计提供了理论依据。
中南大学化学化工学院彭红建等人依据纯金属单原子理论(OA)确定了面心立方结构(fcc)金属Pd的原子状态为[Kr](4dn)5.98(4dc)2.23(5sc)1.56(5sf)0.23,并对Pd的密排六方结构(hcp)和体心立方结构(bcc)初态特征晶体及初态液体的原子状态进行了研究,并在此基础上解释了金属Pd的原子状态与晶体结构的关系,并通过计算得到了fcc-Pd的势能曲线及体弹性模量、线热膨胀系数、比热容和Gibbs自由能等热力学性质随温度变化的曲线,这些性质的理论值与实验值符合较好。