構造 コバルト ((II,III) オキシードによって触媒化された酸素進化反応の感度
Craig P Plaisance1, Rutger A van Santen1
1Institute for Complex Molecular Systems and Laboratory of Inorganic Materials Chemistry, Schuit Institute of Catalysis, Eindhoven University of Technology , 5612 AZ, Eindhoven, The Netherlands.
コバルト酸化物の表面での酸素進化反応は構造に敏感である. アクティブサイトは,超ポテンシャルで変化し, (311) 表面上の二重Coサイトは,中等ポテンシャルで最もアクティブです.
科学分野:
- カタリシス
- 表面科学
- コンピュータ化学
背景:
- 酸素進化反応 (OER) は水分裂と再生可能エネルギー技術にとって極めて重要です.
- コバルト酸化物 (Co3O4) は,OERの有望な電気触媒であるが,その構造-活性関係は不明である.
- 有効なサイトと反応メカニズムの理解は,効率的なOER触媒の設計の鍵です.
研究 の 目的:
- 異なる Co3O4 表面端に OER の構造感性を調査する.
- 活性部位を特定し,O−O結合形成メカニズムを明らかにする.
- 表面構造と超電位との相関を図る
主な方法:
- Co3O4の表面を研究するために,量子化学的な計算が用いられました.
- 反応経路と速度を分析するために,シミュレートされた運動学を使用した.
- 構造と活性との関係は,様々な表面端末と過剰ポテンシャルで検討された.
主要な成果:
- (001) と (311) の表面に2つの隣接するCo ((IV) カチオンを持つ活性サイトが特定されました.
- O-O結合の形成は,橋渡しオクソに対する水の核愛的攻撃によって起こる.
- 低,中,高ポテンシャルで異なるサイトが優位である.
- 場所の性質に基づいて2つの過剰潜在依存のサバティエ関係が確立された.
結論:
- Co3O4のOER活動は,表面構造と適用された超電位によって強く影響を受けます.
- (311) デュアル・コーサイトは,実験結果と一致して,中程度の過剰ポテンシャルで最も活発である.
- 水の添加とO2の放出を含む運動的要因は重要であり,熱力学とともに考慮されるべきである.
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