Isotope-dependent Tafel analysis probes proton transfer kinetics during electrocatalytic water splitting

化学 塔菲尔方程 质子 动力学同位素效应 质子耦合电子转移 析氧 氢 电催化剂 无机化学 分解水 钌 氧气 氧化物 催化作用 氧化还原 光化学 电解水 氧同位素 物理化学 反应机理 动力学 质子输运 电化学
作者
Jinzhen Huang,Ran Wang,Hongyuan Sheng,Xiaorong Zhu,R. Dominic Ross,Daxing Hua,Lei Lin,Yafei Li,Qinghua Zhang,Lin Gu,Xianjie Wang,Ping Xu,Jun Biao Lu,Sida Jiang,Jiecai Han,Bo Song,Song Jin
出处
期刊:Nature Chemistry [Nature Portfolio]
卷期号:18 (4): 669-676 被引量:115
标识
DOI:10.1038/s41557-025-01934-5
摘要

Proton transfer plays an important role in both hydrogen and oxygen evolution reactions during electrocatalytic water splitting to produce green hydrogen. However, directly adapting the conventional proton/deuterium kinetic isotope effect to study proton transfer in heterogeneous electrocatalytic processes is challenging. Here we propose using the shift in the Tafel slope between protic and deuteric electrolytes, or the Tafel slope isotope effect, as an effective probe of proton transfer characteristics. Comparison of the Tafel slope isotope effect for diverse hydrogen and oxygen evolution reaction electrocatalysts in different pH environments reveals that proton transfer is both pH and structure dependent. Using ruthenium oxide as an example, we show that local structure modification can change the rate-determining step from an electrochemical, concerted proton–electron transfer step to a chemical step and improve the oxygen evolution activity in acid. The isotope-dependent Tafel analysis will facilitate a better understanding of the proton transfer behaviours during electrocatalytic processes and provide guidance for designing efficient electrocatalysts. Proton transfer plays a key role in fuel-producing reactions, but directly monitoring these processes in heterogeneous electrocatalysts is challenging. Now it has been shown that shifts in the Tafel slope in protic versus deuteric electrolytes can elucidate the rate-determining step during water splitting and reveal pH- and structure-dependent proton transfer behaviours.
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
李爱国的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
隐形曼青的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
赘婿的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
今后的应助被杨自强采纳,获得10
刚刚
zq发布了新的文献求助10
刚刚
Hello的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
大文发布了新的文献求助10
刚刚
赘婿的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
bkagyin的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
乐乐的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
上官若男的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
FashionBoy的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
田様的应助被200303am采纳,获得10
1秒前
汉堡包的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
小蘑菇的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
汉堡包的应助被小张同学采纳,获得10
1秒前
隐形曼青的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
华仔的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
无极微光的应助被科研通管家采纳,获得20
2秒前
NexusExplorer的应助被cvvfdfd采纳,获得10
2秒前
Thea的应助被科研通管家采纳,获得20
2秒前
汉堡包的应助被cvvfdfd采纳,获得10
2秒前
2秒前
CodeCraft的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
我是老大的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
丘比特的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
磁控达人发布了新的文献求助10
2秒前
嘻嘻哈哈的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
wanci的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
orixero的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
华仔的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
无花果的应助被FTT采纳,获得10
3秒前
共享精神的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
Jasper的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
隐形曼青的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
英俊的铭的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
彭于彦祖的应助被科研通管家采纳,获得30
3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
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8149255
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9546699
关于积分的说明 21676806
捐赠科研通 7736367
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3424016
关于科研通互助平台的介绍 2549094
邀请新用户注册赠送积分活动 2467191