Atomically Local Electric Field Induced Interface Water Reorientation for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction

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作者
Chao Cai,Kang Liu,Long Zhang,Fangbiao Li,Yao Tan,Pengcheng Li,Yanqiu Wang,Maoyu Wang,Zhenxing Feng,Débora Motta Meira,Wenqiang Qu,Andrei Ştefancu,Wenzhang Li,Hongmei Li,Junwei Fu,Hui Wang,Dengsong Zhang,Emiliano Cortés,Min Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (26) 被引量:93
标识
DOI:10.1002/anie.202300873
摘要

The slow water dissociation process in alkaline electrolyte severely limits the kinetics of HER. The orientation of H2 O is well known to affect the dissociation process, but H2 O orientation is hard to control because of its random distribution. Herein, an atomically asymmetric local electric field was designed by IrRu dizygotic single-atom sites (IrRu DSACs) to tune the H2 O adsorption configuration and orientation, thus optimizing its dissociation process. The electric field intensity of IrRu DSACs is over 4.00×1010 N/C. The ab initio molecular dynamics simulations combined with in situ Raman spectroscopy analysis on the adsorption behavior of H2 O show that the M-H bond length (M=active site) is shortened at the interface due to the strong local electric field gradient and the optimized water orientation promotes the dissociation process of interfacial water. This work provides a new way to explore the role of single atomic sites in alkaline hydrogen evolution reaction.
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