将ToF-SIMS和多变量分析结合起来,以解决基于Ni的HER催化剂上的活性位点
Matjaž Finšgar1, Katja Andrina Varda1, Dzevad K Kozlica1,2,3
1Faculty of Chemistry and Chemical Engineering, University of Maribor, Maribor, 2000, Slovenia.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|January 16, 2026
概括
在催化过程中识别活性位点是一项挑战. 这项研究将ToF-SIMS与统计分析结合起来,绘制纳米级的催化场所,揭示了电极上的进化反应活性标记.
科学领域:
- 表面科学是一门学科.
- 催化剂是一种催化剂.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 在异质催化中确定活性位点至关重要,但很困难,特别是在复杂材料中.
- 超薄的纳米级特征化,化学混合的表面层提出了独特的挑战.
研究的目的:
- 开发一种可通用的方法,用于在催化过程中纳米级活性位点的识别.
- 使用先进的分析技术,将表面图案与催化活性相关联.
主要方法:
- 利用飞行时间二次离子质谱仪 (ToF-SIMS) 进行高分辨率表面分析.
- 应用多变量统计分析,包括主要组件分析 (PCA) 和多变量曲线分辨率 (MCR),以解释ToF-SIMS数据.
- 运用密度函数理论 (DFT) 计算来理解催化活动的起源.
主要成果:
- 在电极上,PCA区分了富含氧化物,氧化物和金属的区域.
- MCR将深度配置文件和3D图像分辨成不同的纳米级层 (氧化,氧化物,金属).
- 一个独特的标记物,NiO3H3-,在富含氧化物的地区被确定,与演化反应 (HER) 活性相关.
结论:
- 结合ToF-SIMS和统计分析方法,可以实现催化活性位点的纳米级分辨率.
- 与金属Ni相邻的Ni(OH) 2集群被确定为HER中水解离的关键地点.
- 这一工作流将ToF-SIMS转化为设计高效催化剂的预测工具.


