帝國(guó)理工學(xué)院JACS:非共價(jià)相互作用對(duì)極化催化劑-電解質(zhì)界面水氧化動(dòng)力學(xué)影響的研究 2024年5月4日 上午9:41 ? 頂刊 ? 閱讀 31 理解中間體在極化催化劑-電解質(zhì)界面上的非共價(jià)相互作用對(duì)水氧化動(dòng)力學(xué)的影響,對(duì)于設(shè)計(jì)更具活性和穩(wěn)定性的電催化劑至關(guān)重要。在這里,我們結(jié)合使用原位光學(xué)光譜、X射線吸收光譜(XAS)和表面增強(qiáng)紅外吸收光譜(SEIRAS)來(lái)探測(cè)非共價(jià)相互作用對(duì)酸性和堿性電解質(zhì)中IrOx的氧進(jìn)化反應(yīng)(OER)活性的影響。我們的結(jié)果表明,OER的活性物種(Ir4.x+–*O)在低覆蓋度下在堿性條件下比酸性條件下結(jié)合得更強(qiáng),而在堿性電解質(zhì)中這些物種之間的排斥相互作用更高。這些差異歸因于堿性電解質(zhì)界面的陽(yáng)離子水合殼中水的比例更大,與酸性電解質(zhì)相比,這可以穩(wěn)定氧化中間體并促進(jìn)它們之間的長(zhǎng)程相互作用。狀態(tài)能量的定量分析表明,盡管*O中間體在堿性電解質(zhì)中結(jié)合得比最佳狀態(tài)更強(qiáng),但隨著覆蓋度的增加,它們之間的更大排斥相互作用導(dǎo)致*O結(jié)合顯著減弱,導(dǎo)致在OER相關(guān)電位下酸性和堿性中活性狀態(tài)的能量相似。通過(guò)使用互補(bǔ)的光譜技術(shù)直接探測(cè)電化學(xué)界面,我們的工作超越了傳統(tǒng)的OER活性計(jì)算描述符,解釋了實(shí)驗(yàn)觀察到的酸性和堿性電解質(zhì)中IrOx的OER動(dòng)力學(xué)。 研究亮點(diǎn)總結(jié): 1. 采用多種原位光譜技術(shù)結(jié)合研究,深入理解非共價(jià)相互作用對(duì)IrOx催化的水氧化反應(yīng)活性的影響。 2. 發(fā)現(xiàn)在堿性條件下,OER活性物種的結(jié)合強(qiáng)度較酸性條件下更強(qiáng),且存在更強(qiáng)的排斥相互作用。 3. 揭示了堿性電解質(zhì)中水分子對(duì)氧化中間體穩(wěn)定化及長(zhǎng)程相互作用促進(jìn)作用的機(jī)制。 4. 通過(guò)定量分析,闡釋了不同電解質(zhì)環(huán)境下活性狀態(tài)的能量變化,為優(yōu)化催化劑設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 通過(guò)使用互補(bǔ)的光譜技術(shù)直接探測(cè)電化學(xué)界面,我們的研究不僅超越了傳統(tǒng)的計(jì)算描述符,還解釋了實(shí)驗(yàn)上觀察到的酸性和堿性電解質(zhì)中IrOx的OER動(dòng)力學(xué)。我們的發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)新型高效穩(wěn)定的電催化劑提供了重要的理論指導(dǎo),并有助于推動(dòng)水氧化反應(yīng)及其它相關(guān)電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換過(guò)程的研究。 原創(chuàng)文章,作者:計(jì)算搬磚工程師,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/05/04/27d7add16c/ 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 中科大江海龍/周蒙,最新Angew! 2024年3月7日 北航于存明/江雷院士,最新Science子刊! 2023年10月14日 中科大Nano Letters:原位觀察+計(jì)算模擬,表面擴(kuò)散誘導(dǎo)非晶化促進(jìn)酸性O(shè)ER 2024年4月23日 金屬所Science:推動(dòng)材料素化,促進(jìn)材料可持續(xù)發(fā)展 2023年11月17日 武利民/陳敏Small:花狀MoS2?x納米片協(xié)同具有高效電催化位點(diǎn)的空心碳球?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)鈉硫電池 2023年11月1日 湖大魯兵安AFM: 結(jié)構(gòu)優(yōu)化磷烯用于超穩(wěn)定儲(chǔ)鉀,每循環(huán)衰減低至0.012%! 2023年10月10日