Catalytic Performance and Near-Surface X-ray Characterization of Titanium Hydride Electrodes for the Electrochemical Nitrate Reduction Reaction

化学 氢化物 电化学 电极 催化作用 X射线吸收光谱法 X射线光电子能谱 无机化学 分析化学(期刊) 化学工程 吸收光谱法 金属 物理化学 有机化学 光学 工程类 物理
作者
Matthew J. Liu,Jinyu Guo,Adam S. Hoffman,Joakim Halldin Stenlid,Michael T. Tang,Elizabeth R. Corson,Kevin H. Stone,Frank Abild‐Pedersen,Simon R. Bare,William A. Tarpeh
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (13): 5739-5744 被引量:55
标识
DOI:10.1021/jacs.2c01274
摘要

The electrochemical nitrate reduction reaction (NO3RR) on titanium introduces significant surface reconstruction and forms titanium hydride (TiHx, 0 < x ≤ 2). With ex situ grazing-incidence X-ray diffraction (GIXRD) and X-ray absorption spectroscopy (XAS), we demonstrated near-surface TiH2 enrichment with increasing NO3RR applied potential and duration. This quantitative relationship facilitated electrochemical treatment of Ti to form TiH2/Ti electrodes for use in NO3RR, thereby decoupling hydride formation from NO3RR performance. A wide range of NO3RR activity and selectivity on TiH2/Ti electrodes between -0.4 and -1.0 VRHE was observed and analyzed with density functional theory (DFT) calculations on TiH2(111). This work underscores the importance of relating NO3RR performance with near-surface electrode structure to advance catalyst design and operation.
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