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目前人們對于堿性環境電催化的Pt催化劑表面緩慢HER動力學的原因并無定論。有鑒于此，加州大學洛杉磯分校段鑲鋒教授、黃昱教授、Anastassia N. Alexandrova等報道通過循環伏安CV和電輸運譜（ETS, electrical transport spectroscopy）表征不同pH環境進行電催化的Pt表面性質，并且從分子級別深入理解堿性HER催化反應動力學與pH之間的關系。

本文要點

（1）

表征發現當pH在7-10區間內，HER的Tafel斜率為~110 mV/dec，當pH在11-13區間內，HER的Tafel斜率為~53 mV/dec，這個結果說明在更高的pH值區間的電催化反應動力學提高。ETS譜表征發現在pH為10附近具有類似的pH值變化規律，這個表征結果說明表面吸附物顯著改變。

（2）

通過固定電勢計算以及化學鍵分析，說明產生這種變化的原因是界面水分子取向的變化導致。在pH低于10，水分子構型為O原子朝下；在pH高于10，水分子的構型為H原子朝下。這種水分子構型的變化導致界面水分子的O-H化學鍵變弱，因此pH更高導致更快速的HER反應動力學。這項研究有助于理解堿性HER電催化反應不正常的pH變化規律。

參考文獻

Aamir Hassan Shah, Zisheng Zhang, Chengzhang Wan, Sibo Wang, Ao Zhang, Laiyuan Wang, Anastassia N. Alexandrova*, Yu Huang*, and Xiangfeng Duan*, Platinum Surface Water Orientation Dictates Hydrogen Evolution Reaction Kinetics in Alkaline Media, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c12934

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12934