通过对电极/电解质动学的 Ab Initio 模拟,增强对 Pt 的氧化反应的理解

科学领域:

• 电化学
• 表面科学
• 计算化学

背景情况:

• 氧化反应 (HOR) 和演化反应 (HER) 对能量转化至关重要.
• 性介质中的缓慢动力学和表面 (OH*) 的作用仍在争论中.
• 了解反应机制对于开发高效的催化剂至关重要.

研究的目的:

• 在性介质中阐明HOR和HER的机制.
• 澄清表面基物种在这些反应中的作用.
• 确定在性条件下减少过量潜力的策略.

主要方法:

• 密度函数理论 (DFT) 的计算,以获得潜在依赖的自由能量概况.
• 在整个pH范围内对HER/HOR极化曲线进行过渡动力学模拟.
• 对具有不同金属OH*结合能量的模型系统进行分析.

主要成果:

• 在pH范围内的模拟准确地复制了Pt{\displaystyle Pt{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} }{\mathrm {P} } }
• 通过基离子 (OH-) 的路径主导着HOR电流,而不是表面基离子 (OH*).
• 性HER/HOR动力学由塔菲尔和沃尔默步骤共同控制,而酸性条件仅由塔菲尔步骤控制.

结论:

• 表面基 (OH*) 不太可能是HOR的有效活性描述剂.
• 在性条件下增加的沃尔默屏障有助于缓慢的运动.
• 加快Tafel步骤提供了一种可行的策略,以减少性HER/HOR的过度潜力.