Revealing the role of double-layer microenvironments in pH-dependent oxygen reduction activity over metal-nitrogen-carbon catalysts

催化作用 化学 氧气 无机化学 碳纤维 电化学 金属 氮气 光化学 质子交换膜燃料电池 可逆氢电极 材料科学 电极 物理化学 有机化学 工作电极 复合数 复合材料
作者
Peng Li,Yuzhou Jiao,Yaner Ruan,Houguo Fei,Yana Men,Cunlan Guo,Yuen Wu,Shengli Chen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:97
标识
DOI:10.1038/s41467-023-42749-7
摘要

A standing puzzle in electrochemistry is that why the metal-nitrogen-carbon catalysts generally exhibit dramatic activity drop for oxygen reduction when traversing from alkaline to acid. Here, taking FeCo-N6-C double-atom catalyst as a model system and combining the ab initio molecular dynamics simulation and in situ surface-enhanced infrared absorption spectroscopy, we show that it is the significantly distinct interfacial double-layer structures, rather than the energetics of multiple reaction steps, that cause the pH-dependent oxygen reduction activity on metal-nitrogen-carbon catalysts. Specifically, the greatly disparate charge densities on electrode surfaces render different orientations of interfacial water under alkaline and acid oxygen reduction conditions, thereby affecting the formation of hydrogen bonds between the surface oxygenated intermediates and the interfacial water molecules, eventually controlling the kinetics of the proton-coupled electron transfer steps. The present findings may open new and feasible avenues for the design of advanced metal-nitrogen-carbon catalysts for proton exchange membrane fuel cells.
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
Xia发布了新的文献求助10
刚刚
土土土完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
科研通AI6.1应助高亦凡采纳,获得10
1秒前
Baimei应助温婉的念文采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
廖念完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
鸡蛋酱完成签到 ,获得积分10
4秒前
外向天德完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
duwenzhao2026完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
英姑应助故里采纳,获得10
5秒前
温柔柜子发布了新的文献求助10
5秒前
Diego发布了新的文献求助10
6秒前
成就的钢笔完成签到,获得积分10
6秒前
绿泡泡发布了新的文献求助10
7秒前
cjmlslddjd完成签到,获得积分10
7秒前
怕黑大开发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
虚幻初之完成签到,获得积分10
9秒前
DDDD发布了新的文献求助10
9秒前
支寄灵发布了新的文献求助10
10秒前
thbdz发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
儒雅的冥王星完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
15秒前
Paris发布了新的文献求助10
16秒前
lalala发布了新的文献求助30
16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
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development, Volumes 1 - 8, 8 Volume Set, 8th Edition 1800
Cronologia da história de Macau 1600
文献PREDICTION EQUATIONS FOR SHIPS' TURNING CIRCLES或期刊Transactions of the North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders第95卷 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6148241
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7975059
关于积分的说明 16569198
捐赠科研通 5258790
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2808006
邀请新用户注册赠送积分活动 1788276
关于科研通互助平台的介绍 1656736