表面探知スキャニング電気化学顕微鏡によるニッケルにおける水素進化反応のメカニズムの研究

Zhenxing Liang¹, Hyun S Ahn², Allen J Bard¹

¹Center for Electrochemistry, Department of Chemistry, The University of Texas at Austin , Austin, Texas 78712, United States.

Journal of the American Chemical Society

|March 10, 2017

まとめ

ニッケル (Ni) に対する水素進化反応 (HER) は,低値状態のNi酸化物によって強化される. この研究では,スキャニング電気化学顕微鏡を用いて,アルカリ的媒介におけるHERの速度制限段階である水素吸着を明らかにした.

科学分野:

電気化学
材料科学
表面科学

背景:

水素進化反応 (HER) は持続可能なエネルギー技術にとって極めて重要です.
ニッケル (Ni) は,アルカリ媒体におけるHERの有望な電気触媒である.
Ni表面の HER メカニズムを理解することは,触媒の最適化に不可欠です.

研究の目的:

塩基媒体のHERに対するNiの電解活性を調べる.
HERの強化におけるニオキシドの役割を解明する.
HERの速度を決定するステップを Ni で決定する.

主な方法:

スキャニング電気化学顕微鏡 (SECM) 基板生成/尖端収集モード
吸収された水素の覆い面を測定するための表面探知SECM (SI-SECM).
ポラライゼーション曲線とタフェルの斜率の決定を含む電気化学分析.

主要な成果:

低バレンスのニオキシドは,金属のニオキシドと比較して,HERの電気触媒活性を著しく改善します.
Niの吸収された水素の覆いは,フラムキン・イソテルムに従っている.
水の離散的吸収は,Ni/Ni酸化物のインターフェイスで強化されます.

結論:

ニオキシドの存在は,水解離を促進することによって,HERの活性を強化します.
研究された潜在窓におけるNiに関するHERの速度決定のステップは,水素吸収 (Volmer step) である.
SECMは電気化学反応のメカニズム研究のための強力なツールです.

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