Enhancing oxygen reduction electrocatalysis by tuning interfacial hydrogen bonds

溶剂化 电催化剂 动力学 氢键 离子键合 质子 质子耦合电子转移 催化作用 铂金 电子转移 离子液体 化学 光化学 电化学 化学物理 无机化学 物理化学 分子 电极 有机化学 离子 物理 量子力学
作者
Tao Wang,Yirui Zhang,Botao Huang,Bin Cai,Reshma R. Rao,Livia Giordano,Shi‐Gang Sun,Yang Shao‐Horn
出处
期刊:Nature Catalysis [Springer Nature]
卷期号:4 (9): 753-762 被引量:310
标识
DOI:10.1038/s41929-021-00668-0
摘要

Proton activity at the electrified interface is central to the kinetics of proton-coupled electron transfer (PCET) reactions for making chemicals and fuels. Here we employ a library of protic ionic liquids in an interfacial layer on platinum and gold to alter local proton activity, where the intrinsic oxygen-reduction reaction (ORR) activity is enhanced up to fivefold, exhibiting a volcano-shaped dependence on the pKa of the ionic liquid. The enhanced ORR activity is attributed to strengthened hydrogen bonds between ORR products and ionic liquids with comparable pKas, resulting in favourable PCET kinetics. This proposed mechanism is supported by in situ surface-enhanced Fourier-transform infrared spectroscopy and our simulation of PCET kinetics based on computed proton vibrational wavefunctions at the hydrogen-bonding interface. These findings highlight opportunities for using non-covalent interactions between hydrogen-bonded structures and solvation environments at the electrified interface to tune the kinetics of ORR and beyond. Understanding the role of hydrogen bonds at the electrode interface is important for controlling the kinetics of the oxygen-reduction reaction. Here the authors modify gold and platinum surfaces with a series of protic ionic liquids to show that pKa can be used to optimize proton-coupled electron transfer through hydrogen bonding.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
虚心的小兔子完成签到,获得积分10
1秒前
平常的宝马完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
小冉不熬夜完成签到 ,获得积分10
1秒前
hhh完成签到 ,获得积分10
1秒前
阳光发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
星辰大海应助忧郁的白竹采纳,获得10
2秒前
lllllllll完成签到,获得积分10
2秒前
GPTea给橙果果的求助进行了留言
2秒前
4秒前
135完成签到 ,获得积分10
4秒前
微微完成签到,获得积分10
4秒前
失眠的幻柏完成签到,获得积分10
4秒前
123发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
Harden发布了新的文献求助10
5秒前
欣欣发布了新的文献求助10
5秒前
记忆完成签到,获得积分10
5秒前
Daisy发布了新的文献求助10
5秒前
Ava应助落后的火采纳,获得30
6秒前
6秒前
伍新发布了新的文献求助10
6秒前
mingjie完成签到,获得积分10
7秒前
hy关注了科研通微信公众号
7秒前
小巧山灵完成签到 ,获得积分10
7秒前
桐桐应助曾馨慧采纳,获得10
7秒前
PhysicsXX完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
小二郎应助曹佳凝采纳,获得10
9秒前
Rgly完成签到 ,获得积分10
10秒前
三木完成签到,获得积分20
10秒前
rikii完成签到 ,获得积分10
11秒前
冲浪的人发布了新的文献求助10
11秒前
虎虎发布了新的文献求助10
12秒前
核桃发布了新的文献求助10
12秒前
无花果应助Shuy采纳,获得10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Process Plant Design for Chemical Engineers 400
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Signals, Systems, and Signal Processing 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5612993
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4698217
关于积分的说明 14896593
捐赠科研通 4734695
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2546766
邀请新用户注册赠送积分活动 1510830
关于科研通互助平台的介绍 1473494