买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网恭喜江西理工大学申请的专利一种高效催化氧电极反应的稀土氧化物团簇负载碳基模型的筛选方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114944202B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210435763.3，技术领域涉及：G16C20/10；该发明授权一种高效催化氧电极反应的稀土氧化物团簇负载碳基模型的筛选方法是由刘超;王道淼;金璐雅;刘美玲设计研发完成，并于2022-04-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种高效催化氧电极反应的稀土氧化物团簇负载碳基模型的筛选方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种高效催化氧电极反应的稀土氧化物团簇负载碳基模型的筛选方法，获取并优化REO晶体模型，基于热力学判断晶体以优先生长晶面自限形成的特定晶型，建立m×n×k超晶胞，构建特定晶型的团簇模型，进一步优化模型确定最稳定的最小REO团簇构型，通过团簇与碳基底成键的形成能筛选稳定的催化剂构型，通过筛选机制划分高效ORR和OER催化剂候选区，只存在于高效ORR催化剂候选区的催化剂应用于一次燃料电池金属空气电池的正极催化；只存在于高效OER催化剂候选区的催化剂则用于析氧反应领域；同时存在于高效ORR和OER候选区的催化剂，应用于二次燃料电池金属空气电池的氧电极催化。探明ORR和OER路径，揭示催化机理，为设计研发氧电极催化剂提供指导。

本发明授权一种高效催化氧电极反应的稀土氧化物团簇负载碳基模型的筛选方法在权利要求书中公布了：1.一种高效催化氧电极反应的稀土氧化物团簇负载碳基模型的筛选方法，其特征在于，所述筛选方法包括如下步骤： 步骤S1：通过不同渠道获取REO晶体模型并优化得到最优结构，基于热力学判断不同晶面的生长优先性，获取不同晶面的生长规律及最终晶体以优先生长晶面自限形成特定的晶型，建立m×n×k超晶胞，根据优先生长晶面确定目标组分构成的具有特定晶型的团簇构型，移除多余原子构建最小尺寸的团簇模型，进一步优化模型，确定最稳定的最小REO团簇构型； 步骤S2：将步骤S1中得到的团簇构型以点、线、面接触负载在碳基材料上，计算团簇与碳基底成键的形成能ΔEb，根据ΔEb0eV筛选稳定的催化剂构型；并根据能量最低原则分别确定点、线、面负载型式的最优构型； 步骤S3：按照氧还原反应ORR筛选机制筛选高效ORR催化剂并划归ORR催化剂候选区；具体方法为： 步骤S31：构建催化剂不同活性中心的O2吸附模型，选取能量最低的吸附模型，计算催化剂对于O2的吸附能ΔE*O2，根据ΔE*O2–0.5eV筛选O2充分吸附的催化剂模型； 步骤S32：构建催化剂对H2O的吸附模型并优化结构，计算催化剂对H2O的吸附能ΔE*H2O；为避免催化剂遭溶剂钝化，保证催化剂的循环性，根据ΔE*O2ΔE*H2O筛选弱H2O吸附或不吸附的催化剂； 步骤S33：构造OH吸附模型并优化构型，计算OH吸附能ΔE*OH，以ΔE*OH–3.5eV为界初步筛选适当OH吸附的催化剂；若ΔE*OH–3.5eV，说明OH难以脱附，将OH作为配体，并入ORR筛选机制重新筛选，继续探讨在OH配位情况下其它活性位点的催化性能； 步骤S34：考虑零点振动能与熵对吉布斯自由能的影响，对OH吸附模型进行更进一步计算，得到更为准确的OH吸附自由能ΔG*OH，根据ΔG*OH0.4eV，更为精准的筛选适当OH吸附的催化剂；对于ΔG*OH0.4eV的OH吸附模型，将OH作为配体，并入ORR筛选机制重新筛选，继续探讨在OH配位情况下其它活性位点的催化性能； 步骤S35：根据ΔG*OH1.6eV舍弃过弱OH吸附甚至不吸附的催化剂； 步骤S36：分别计算吸附的OOH与游离H2O副反应生成HOOH的反应能ΔG*OOH→HOOH及主反应生成吸附O和游离OH–的反应能ΔG2 ORR；根据ΔG*OOH→HOOHΔG2 ORR，筛选对于主反应能量更有利的催化剂； 步骤S37：确定4步电子转移过程的反应能，计算ORR过电势ηORR大小，将ηORR0.8V划归高效ORR催化剂候选区；所述4步电子转移过程分别为：O2+*+H2O+e–→*OOH+OH–；*OOH+e–→*O+OH–；*O+H2O+e–→*OH+OH–；*OH+e–→*+OH–； 其中，所述*为催化剂的活性位点； 步骤S4：按照析氧反应OER筛选机制筛选高效OER催化剂并划归OER催化剂候选区；具体方法为： 步骤S41：计算OH吸附能ΔE*OH，根据ΔE*OH–1eV筛选OH充分吸附的模型； 步骤S42：计算催化剂对H2O的吸附能ΔE*H2O，根据ΔE*OHΔE*H2O筛选适当OH和H2O吸附的催化剂； 步骤S43：计算催化剂对于O2的吸附能ΔE*O2，根据ΔE*O2–1V筛选较弱O2吸附的催化剂模型； 步骤S44：考虑零点振动能与熵对吉布斯自由能的影响，对OH吸附模型进行更进一步计算，得到更为准确的OH吸附自由能ΔG*OH，根据ΔG*OH0.4eV，更为精准的筛选适当OH吸附的催化剂；对于ΔG*OH0.4eV的OH吸附模型，将OH作为配体，并入OER筛选机制重新筛选，继续探讨在OH配位情况下其它活性位点的催化性能； 步骤S45：根据ΔG*OH1.6eV剔除OH吸附太弱的催化剂； 步骤S46：分别计算吸附的OH与游离OH–副反应生成HOOH的反应能ΔG*OH→HOOH以及主反应生成吸附O和游离H2O的反应能ΔG2 OER；根据ΔG*OH→HOOHΔG2 OER，筛选对于主反应能量更有利的催化剂； 步骤S47：确定4步电子转移过程的反应自由能，计算OER过电势ηOER大小，将ηOER0.8V的催化剂划入高效OER催化剂候选区；所述4步电子转移过程为：OH–+*→*OH+e–；*OH+OH–→*O+H2O+e–；*O+OH–→*OOH+e–；*OOH+OH–→O2+*+H2O+e–； 其中，所述*为催化剂的活性位点； 步骤S5：将ORR和OER筛选机制得到的催化剂进行汇总，对于只存在于高效ORR催化剂候选区的催化剂应用于一次燃料电池金属空气电池的正极催化；只存在于高效OER催化剂候选区的催化剂则用于析氧反应领域；对于同时存在于高效ORR和OER候选区的催化剂，应用于二次燃料电池金属空气电池的氧电极催化； 所述步骤S36中计算吸附的OOH与游离H2O副反应生成HOOH的反应能ΔG*OOH→HOOH及主反应生成吸附O和游离OH–的反应能ΔG2 ORR的具体方法为： ΔG*OOH→HOOH＝GHOOH+G*+[GH2O–0.5GH2–0.0592×pH]–G*OOH–GH2O ΔG2 ORR＝G*O+GH2O–0.5GH2–0.0592×pH–G*OOH 其中，G*是指REO团簇负载碳基催化剂的吉布斯自由能，G*OOH和G*O分别是指催化剂吸附OOH和单原子O体系的吉布斯自由能，GHOOH、GH2O和GH2分别是指单个HOOH、H2O和H2分子的吉布斯自由能，pH为催化环境的氢离子浓度指数； 所述步骤S37中确定4步电子转移过程的反应能的具体方法为： ΔG1 ORR＝G*OOH+GH2O–0.5GH2–0.0592×pH–GO2+G*+GH2O ΔG2 ORR＝G*O+GH2O–0.5GH2–0.0592×pH–G*OOH ΔG3 ORR＝G*OH+GH2O–0.5GH2–0.0592×pH–G*O+GH2O ΔG4 ORR＝G*+GH2O–0.5GH2–0.0592×pH–G*OH 其中，ΔG1 ORR为O2+*+H2O+e–→*OOH+OH–的反应能，ΔG2 ORR为*OOH+e–→*O+OH–的反应能，ΔG3 ORR为*O+H2O+e–→*OH+OH–的反应能，ΔG4 ORR为*OH+e–→*+OH–的反应能，G*是指REO团簇负载碳基催化剂的吉布斯自由能，G*OOH、G*O和G*OH分别是指催化剂吸附OOH、O和OH体系的吉布斯自由能，GH2O、GH2和GO2分别是指H2O、H2和O2和分子的吉布斯自由能，pH为催化环境的氢离子浓度指数； 所述计算ORR过电势ηORR大小的具体方法为： ηORR＝0.402+maxΔG1 ORR,ΔG2 ORR,ΔG3 ORR,ΔG4 ORRe 其中，ΔG1 ORR为O2+*+H2O+e–→*OOH+OH–的反应能，ΔG2 ORR为游离*OOH+e–→*O+OH–的反应能，ΔG3 ORR为*O+H2O+e–→*OH+OH–的反应能，ΔG4 ORR为*OH+e–→*+OH–的反应能，e为基元电荷； 所述步骤S46中分别计算吸附的OH与游离OH–副反应生成HOOH的反应能ΔG*OH→HOOH以及主反应生成吸附O和游离H2O的反应能ΔG2 OER的具体方法为： ΔG*OH→HOOH＝GHOOH+G*–G*OH–[GH2O–0.5GH2–0.0592×pH] ΔG2 OER＝G*O+GH2O–G*OH–[GH2O–0.5GH2–0.0592×pH] 其中，G*是指REO团簇负载碳基催化剂的吉布斯自由能，G*OOH、G*O和G*OH分别是指催化剂吸附OOH、单原子O和OH体系的吉布斯自由能，GHOOH、GH2O和GH2分别是指单个HOOH、H2O和H2分子的吉布斯自由能，pH为催化环境的氢离子浓度指数； 所述步骤S47中确定4步电子转移过程的反应能的具体方法为： ΔG1 OER＝G*OH–G*–[GH2O–0.5GH2–0.0592×pH] ΔG2 OER＝G*O+GH2O–G*OH–[GH2O–0.5GH2–0.0592×pH] ΔG3 OER＝G*OOH–G*O–[GH2O–0.5GH2–0.0592×pH] ΔG4 OER＝GO2+G*+GH2O–G*OOH–[GH2O–0.5GH2–0.0592×pH] 其中，ΔG1 OER为OH–+*→*OH+e–的反应能，ΔG2 OER为*OH+OH–→*O+H2O+e–的反应能，ΔG3 OER为*O+OH–→*OOH+e–的反应能，ΔG4 OER为*OOH+OH–→O2+*+H2O+e–的反应能，G*是指REO团簇负载碳基催化剂的吉布斯自由能，G*OOH、G*O和G*OH分别是指催化剂吸附OOH、O和OH体系的吉布斯自由能，GH2O、GH2和GO2分别是指H2O、H2和O2和分子的吉布斯自由能，pH为催化环境的氢离子浓度指数； 所述计算OER过电势ηOER大小的具体方法为： ηOER＝maxΔG1 OER,ΔG2 OER,ΔG3 OER,ΔG4 OERe–0.402 其中，ΔG1 OER为OH–+*→*OH+e–的反应能，ΔG2 OER为*OH+OH–→*O+H2O+e–的反应能，ΔG3 OER为*O+OH–→*OOH+e–的反应能，ΔG4 OER为*OOH+OH–→O2+*+H2O+e–的反应能，e为基元电荷。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人江西理工大学，其通讯地址为：341000 江西省赣州市红旗大道86号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。