了解催化劑-電解質界面處界面水分子的結構和動態過程對酸性氧析出反應(OER)動力學的影響對于質子交換膜水電解器的開發至關重要。
在此，武漢大學Wei Luo構建了一系列p區金屬元素(Ga、In、Sn)摻雜的RuO2催化劑，這些催化劑具有可控的電子結構和RuO共價性，以研究電化學界面工程對提高酸性OER活性的影響。
文章要點
1）結合原位衰減全反射表面增強紅外吸收光譜測量和理論分析，研究人員發現在GaRuO2表面，富含自由H2O的局部環境以及從4配位氫鍵水和2配位氫鍵水到自由H2O的動態演變，是通過促進溶劑重組來優化電雙層中氫鍵網絡的連通性的。
2）此外，結構有序的界面水分子有利于質子耦合電子在界面上的高效轉移，從而降低后續解離過程的能壘，提高酸性OER性能。
該工作突出了界面水的結構和動態過程對酸性OER的關鍵作用，并展示了電化學界面工程是設計高性能電催化劑的有效策略。
參考文獻
Liqing Wu, et al, Unveiling the Structure and Dissociation of Interfacial Water on RuO2 for Efficient Acidic Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202413334
DOI: 10.1002/anie.202413334
https://doi.org/10.1002/anie.202413334
