界面电催化包括基本化学和电荷转移反应步骤。对于析氢反应(HER),施加的过电势可以分为电荷转移过电势和化学过电势,电荷转移过电位驱动质子耦合电子转移,化学过电势由表面H活性的增加引起。然而,虽然实验报道了聚合速率-过电位曲线,但没有关于这两个成分的相对贡献信息。近日,麻省理工学院 Yogesh Surendranath发现反应环境影响析氢催化中的电荷转移,但不影响化学反应步骤。
本文要点:
1) 作者使用Pd膜双电池在空间上隔离HER催化中的电荷转移和化学反应步骤,使它们在不同反应条件下的过电位贡献去卷积。作者分析了pH值以及毒物和促进剂的引入如何影响每个组分对催化反应的贡献。
2) 作者发现,对于给定的H2释放速率,只有电荷转移过电位受到反应条件的影响。进而表明,依赖于反应条件的HER效率主要由电荷转移动力学的变化驱动,而不是由表面H的化学反应活性驱动。
Bryan Y. Tang et.al Reaction environment impacts charge transfer but not chemical reaction steps in hydrogen evolution catalysis Nature Catalysis 2023
DOI: 10.1038/s41929-023-00943-2
https://doi.org/10.1038/s41929-023-00943-2