在Au电氧化过程中直接实验证实了短暂的Au^δ+氧化物

科学领域:

• 表面科学是一门学科.
• 电触媒溶解是一种电触媒.
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 贵金属的阳极电氧化对于电催化和能量转化至关重要,特别是在氧化演化反应 (OER) 中.
• 传统上,人们认为黄金电极在与OER相关的高潜力下直接从Au(0) 氧化到Au(3+).
• 最近的现场研究已经挑战了这种长期存在的黄金氧化模式.

研究的目的:

• 在阳极电氧化过程中直接观察和描述黄金的中间氧化状态.
• 研究氧化演化反应 (OER) 之前的黄金氧化机制.
• 挑战已建立的一步Au(0) 到Au(3+) 氧化模型.

主要方法:

• 在0.1M H2SO4.4 中电化学诱导金氧化在Au(111) 上.
• 在超高真空 (UHV) 下的近位X射线光电子光谱 (XPS) 用于表面分析.
• 使用低温扫描探头显微镜 (LT-STM/nc-AFM) 进行原子分辨率成像.

主要成果:

• 在Au3+形成之前直接观察一个转移稳定的黄金氧化状态 (Auδ+,0 < δ < 3).
• Auδ+在XPS中表现出明显的化学转移,并形成一个无形的氧化物层.
• 有两步电氧化机制的证据:Au(0) → Auδ+ → Au(3+).

结论:

• 该研究提供了直接证据,证明在OER发作期间存在两步的黄金电氧化机制.
• 形成一个转移稳定的Auδ+表面氧化物之前,大批量Au(3+) 氧化物负责OER.
• 这种机制挑战了预测的一步Au(0) →Au(3+) 氧化,并表明了贵金属氧化的一般途径.