探测Ni-P催化剂的未知地:在进化反应过程中进行探索
Seongyoung Kong1,2, Ernesto Soto1,2, Jiyun Hong3
1Department of Chemistry, Iowa State University, Ames, Iowa 50011, United States.
这项研究表明,在演化反应 (HER) 中活跃的酸具有共价Ni0位点,而不是氧化Ni2+物种. 表面位也在HER期间发生变化,与现场观测不同.
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:
- 了解酸中用于演化反应 (HER) 的活性位点,对于开发高效的电催化剂至关重要.
- 需要表面敏感的技术来探测反应条件下的催化剂行为.
- 以前的研究通常依赖于现场分析,这可能不反映催化过程中的真正活性物种.
研究的目的:
- 使用X射线吸收光谱 (XAS) 在HER过程中研究酸的表面化学成分.
- 阐明Ni和P位点在催化过程中的作用.
- 将现场观测与理论建模和现场表征相关联.
主要方法:
- 开发用于XAS研究的两种Ni化物制备方法.
- 在电化学条件下的Ni K边缘和P K边缘放牧发生率XAS (GIXAS) 测量.
- 在现场的X射线光电子光谱 (XPS) 和理论计算 (DFT) 为Ni2P[0001]模型.
主要成果:
- 运行 Ni K边缘 XAS 显示 Ni 位点在阴极电位下被缩小到超出准备好的 Ni2P 状态,与完全覆盖 H 的 Ni2P [0001] 模型一致.
- 在移除应用偏差后,Ni表面部位立即氧化为NiO,表明HER期间活性相是共价Ni.
- PK边缘XAS揭示了P5+酸盐的去除和电解质中的新P表面状态的形成,在HER期间稳定,但在空气干燥时氧化.
结论:
- 在HER过程中的活性相是共价的Ni0,而不是Ni2+氧化物,这些氧化物在反应后形成.
- 表面P点在电解质中发生可逆变化,但暴露在空气中发生不可逆转的氧化.
- 在现场活跃的P位点与在现场条件下观察到的P位点有很大的不同,这突显了操作性研究的重要性.
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