Engineering Bimodal Oxygen Vacancies and Pt to Boost the Activity Toward Water Dissociation

氨硼烷 离解(化学) 催化作用 氧气 非阻塞I/O 化学 氨生产 分子 化学工程 活化能 光化学 键离解能 材料科学 制氢 物理化学 有机化学 工程类
作者
Ruofan Shen,Yanyan Liu,Hao Wen,Xianli Wu,Guosheng Han,Xin‐Zheng Yue,Sehrish Mehdi,Tao Liu,Huaqiang Cao,Erjun Liang,Baojun Li
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (8) 被引量:50
标识
DOI:10.1002/smll.202105588
摘要

Abstract Water dissociation is the rate‐limiting step of several energy‐related reactions due to the high energy barrier required for breaking the oxygen–hydrogen bond. In this work, a bimodal oxygen vacancy (V O ) catalysis strategy is adopted to boost the efficient water dissociation on Pt nanoparticles. The single facet‐exposed TiO 2 surface and NiO x nanocluster possess two modes of V O different from each other. In ammonia borane hydrolysis, the highest catalytic activity among Pt‐based materials is achieved with the turnover frequency of 618 min −1 under alkaline‐free conditions at 298 K. Theoretical simulation and characterization analyses reveal that the bimodal V O significantly promotes the water dissociation in two ways. First, an ensemble‐inducing effect of Pt and V O in TiO 2 drives the activation of water molecules. Second, an electron promoter effect induced by the electron transfer from V O in NiO x to Pt further enhances the ability of Pt to dissociate water and ammonia borane. This insight into bimodal V O catalysis establishes a new avenue to rationally design heterogeneous catalytic materials in the energy chemistry field.
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