MnOx/IrOxは,酸塩溶液における選択的酸素進化電解剤として
Johannes G Vos1, Tim A Wezendonk2, Adriaan W Jeremiasse3
1Leiden Institute of Chemistry , Leiden University , PO Box 9502, 2300 RA Leiden , The Netherlands.
Journal of the American Chemical Society
|July 20, 2018
まとめ
マンガンの酸化物 (MnOx) の薄膜がイリジウム酸化物 (IrOx) に沈着すると,塩素進化反応 (CER) よりも酸素進化反応 (OER) の選択性が著しく向上する. このMnOx層はバリアとして作用し,塩化イオン輸送を阻害し,エネルギーアプリケーションのOER効率を改善します.
科学分野:
- 電気化学
- 材料科学
- カタリシス
背景:
- 酸素進化反応 (OER) と塩素進化反応 (CER) は重要な電気化学プロセスである.
- OERは太陽エネルギー変換 (水分解) に不可欠であり,CERは化学生産に不可欠です.
- 特に酸性介質では,CERよりもOERの選択性を達成することは,リンクされた触媒介質のために困難です.
研究 の 目的:
- マンガン酸化物 (MnOx) 触媒のOERとCERの選択性を調査する.
- 酸性塩化物溶液における選択的OER触媒としてのMnOxの可能性を調査する.
主な方法:
- 薄いMnOx膜 (∼5-20 nm) を水性イリジウム酸化物/ガラスのような炭素 (IrOx/GC) に置く.
- 触媒活動と選択性を評価するために回転リングディスク電極電圧測定.
- 反応製品を特定するためのオンライン電気化学質量スペクトロメトリ (OEMS).
- スキャニング電子顕微鏡 (SEM),伝送電子顕微鏡 (TEM),X線光電子スペクトル顕微鏡 (XPS) を用いたex-situ特徴化.
主要な成果:
- IrOx/GCにMnOxを堆積させると,30 mM Cl-でCERの選択性が86%から7%に劇的に低下した.
- MnOx膜はOERの高度選択性のある触媒として機能する.
- SEM,TEM,XPS分析では,MnOx膜は,触媒的に活性な相ではなく,浸透性のある上層として作用することを示唆しています.
結論:
- 薄いMnOx膜は,IrOxベースの電極の塩素進化反応を効果的に抑制する.
- MnOxのオーバーレイヤのメカニズムは,直接の触媒活動ではなく,塩化イオン輸送を阻害することを含む.
- このアプローチは,エネルギー変換に関連する電気化学システムにおけるOERの選択性を高めるための有望な戦略です.
関連する概念動画
Carboxylic Acids to Acid Chlorides
8.9K
Carboxylic acids react with SOCl2 or PCl5 to form acid chlorides. Amongst the carboxylic acid derivatives, acid chlorides are the most reactive and synthetically important derivatives. They are useful reagents for Friedel–Crafts acylation of some aromatic compounds.
8.9K
Weak Acid Solutions
43.3K
Few compounds act as strong acids. A far greater number of compounds behave as weak acids and only partially react with water, leaving a large majority of dissolved molecules in their original form and generating a relatively small amount of hydronium ions. Weak acids are commonly encountered in nature, being the substances partly responsible for the tangy taste of citrus fruits, the stinging sensation of insect bites, and the unpleasant smells associated with body odor. A familiar example of a...
43.3K
Strong Acid and Base Solutions
35.9K
A strong acid is a compound that dissociates completely in an aqueous solution and produces a concentration of hydronium ions equal to the initial concentration of acid. For example, 0.20 M hydrobromic acid will dissociate completely in water and produces 0.20 M of hydronium ions and 0.20 M of bromide ions.
35.9K
The Evidence for Evolution
48.3K
Genetic variations accumulating within populations over generations give rise to biological evolution. Evolutionary changes can result in the formation of novel varieties and entire new species. These changes are responsible for the diverse forms of life inhabiting the planet. The evidence for evolution suggests that all living organisms descended from common ancestors.
48.3K
Convergent Evolution
33.0K
Evolution shapes the features of organisms over time, ensuring that they are suited for the environments in which they live. Sometimes, selection pressure leads to the rise of similar but unrelated adaptations in organisms with no recent common ancestors, a process known as convergent evolution.
33.0K
Electrolyte and Nonelectrolyte Solutions
72.1K
Substances that undergo either a physical or a chemical change in solution to yield ions that can conduct electricity are called electrolytes. If a substance yields ions in solution, that is, if the compound undergoes 100% dissociation, then the substance is a strong electrolyte. Complete dissociation is indicated by a single forward arrow. For example, water-soluble ionic compounds like sodium chloride dissociate into sodium cations and chloride anions in aqueous solution.
72.1K


