Electrolyte effects at solid–liquid interfaces in electrocatalysis: From fundamentals to electrolyte engineering

电解质 电化学 纳米技术 催化作用 材料科学 化学物理 电极 共价键 化学 分子动力学 电催化剂 表面工程 化学工程 普遍性(动力系统) 原子力显微镜 非共价相互作用
作者
Xian‐Wei Liu,Xianrong Zhang,Yuanqing Shen,Haikui Gao,Yuetong Wang,Xiaomin Han,Xulai Gong,Ruitian Kou,Jiaqi Liu,Canjie Zhang,Jiyao Liu,Linjie Zhao,Baoguang Mao,Chuangang Hu
出处
期刊: [Tsinghua University Press]
卷期号:4 (4): e9120210-e9120210 被引量:1
标识
DOI:10.26599/nre.2025.9120210
摘要

The universality and atomic-level structure of solid-liquid interfaces critically govern functionality across chemical, biological, and geological systems. In electrocatalysis, this interfacial structure dictates reaction thermodynamics and kinetics. However, fundamental understanding of structure-property relationships and their correlation with preferential reaction pathways remains incomplete. While conventional models emphasize adsorbate-surface covalent bonding and long-range electrode-electrolyte electrostatic interactions, emerging evidence highlights the significant impact of noncovalent adsorbate-electrolyte interactions on the electrical double layer (EDL) structure and electrocatalytic kinetics. Critically, both electrode and electrolyte co-determine catalytic performance. Despite advances in catalyst design, the electrolyte's role in modulating the local interfacial environment is inadequately understood, hindering optimization of activity, selectivity, and stability. Elucidating interfacial electrolyte effects is thus paramount, equaling the importance of intrinsic catalyst properties. This review commences by evaluating established and emerging theoretical frameworks describing the electrochemical solid-liquid interphase. Progressing to mechanistic insights, we decipher the role of electrolyte composition—specifically cation/anion speciation, concentration, and pH—in modulating the activity, stability and selectivity of core electrocatalytic reactions. Critical assessment follows of state-of-the-art operando spectroscopic and scattering methodologies for resolving the dynamic evolution of buried interfaces. We conclude by delineating fundamental knowledge gaps and strategic research trajectories for electrolyte engineering to advance electrocatalytic microenvironments.
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