在堿性電解質(zhì)中的HOR反應(yīng)中，動(dòng)力學(xué)明顯比在酸性電解質(zhì)中更加緩慢。使得堿性交換膜燃料電池AEMFCs產(chǎn)生關(guān)鍵挑戰(zhàn)。堿性電解質(zhì)中較慢的動(dòng)力學(xué)通常歸因于更遲緩的Volmer反應(yīng)步驟（氫脫附）。已有研究表明，盡管親氧過(guò)渡金屬（TMs）以及過(guò)渡金屬表面吸附的羥基（TM–OHad）對(duì)堿性條件下Pt表面上HOR反應(yīng)活性的確切作用仍是一個(gè)備受爭(zhēng)議的話題，但其能夠顯著提高Pt表面堿性HOR反應(yīng)活性。
有鑒于此，加州大學(xué)洛杉磯分校段鑲鋒教授、黃昱教授等報(bào)道使用單原子銠Rh修飾的Pt納米線作為模型催化劑，證實(shí)吸附在Rh位點(diǎn)上的羥基Rh–OHad能夠使得Pt表面的水分子結(jié)構(gòu)重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的堿性HOR氫氧化反應(yīng)性能。
本文要點(diǎn)：
（1）
原位表面表征以及DFT理論研究表明，表面Rh–OHad可以促進(jìn)形成氧原子朝下的水分子（H2O↓）。與氫原子朝下的水分子（OH2↓）相比，氧原子朝下的H2O↓更傾向于與Pt表面吸附氫（H2O↓···Had-Pt）形成更多氫鍵。
（2）
H2O↓進(jìn)一步促進(jìn)與相鄰Pt–Had和Rh–OHad形成能量上有利的六元環(huán)過(guò)渡結(jié)構(gòu)，降低了Volmer步驟的活化能，并且加快HOR反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
參考文獻(xiàn)
Chengzhang Wan, Zisheng Zhang, Sibo Wang, Qiang Sun, Ershuai Liu, Heting Pu, Ao Zhang, Zhengyue Chen, Aamir Hassan Shah, Xiaoyang Fu, Anastassia N. Alexandrova, Qingying Jia, Yu Huang*, and Xiangfeng Duan*, Reorganizing the Pt Surface Water Structure for Highly Efficient Alkaline Hydrogen Oxidation Reaction, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.5c00775
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00775
