在氧化物演化反应过程中,在氧化物催化剂表面对潜在依赖变化的原子级观测

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 表面科学是一门学科.

背景情况:

• 在氧化演化反应 (OER) 过程中了解催化剂表面演化对于稳定的水电解剂至关重要.
• 之前的研究指出表面无形化和重建,但缺乏系统的追踪作为超电位的函数.

研究的目的:

• 在OER期间,系统地追踪模型催化剂在不同阳极电位下表面原子结构和组成的变化.
• 阐明超电位,原子动力学和催化剂降解之间的关系.

主要方法:

• 使用LaCoO3的异质 (001) 薄膜作为模型催化剂.
• 在不同的阳极电位下对薄膜表面进行原子分辨率观测.
• 进行理论计算来分析电子结构的变化.

主要成果:

• 在低超电位的矿框架内确定了安格斯特罗姆尺度的原子位移.
• 观察到在较高的超电位下诱导的表面无形化 (准晶体化).
• 与无形阶段形成相关的晶格氧氧化和在高电位时增强的氧激活.

结论:

• 催化剂表面原子即使在较低的超电位下也是动态的,在矿框架内发生了位移.
• 高超电位诱导表面无形化,加上网格氧氧化和激活.
• 在OER期间的催化剂降解行为强烈依赖于应用的超电位水平.