Identification of single-atom active sites in carbon-based cobalt catalysts during electrocatalytic hydrogen evolution

活动站点 催化作用 析氧 吸附 材料科学 无机化学 化学 物理化学 电极 电化学 有机化学
作者
Linlin Cao,Qiquan Luo,Wei Liu,Yue Lin,Xiaokang Liu,Yuanjie Cao,Wei Zhang,Yuen Wu,Jinlong Yang,Tao Yao,Shiqiang Wei
出处
期刊:Nature Catalysis [Springer Nature]
卷期号:2 (2): 134-141 被引量:843
标识
DOI:10.1038/s41929-018-0203-5
摘要

Monitoring atomic and electronic structure changes on active sites under realistic working conditions is crucial for the rational design of efficient electrocatalysts. Identification of the active structure during the alkaline hydrogen evolution reaction (HER), which is critical to industrial water–alkali electrolysers, remains elusive and is a field of intense research. Here, by virtue of operando X-ray absorption spectroscopy on a uniform cobalt single-site catalyst, we report the atomic-level identification of the dynamic structure of catalytically active sites under alkaline HER. Our results reveal the formation of a high-valence HO–Co1–N2 moiety by the binding between isolated Co1–N4 sites with electrolyte hydroxide, and further unravel the preferred water adsorption reaction intermediate H2O–(HO–Co1–N2). Theoretical simulations rationalize this structural evolution and demonstrate that the highly oxidized Co sites are responsible for the catalytic performance. These findings suggest the electrochemical susceptibility of active sites, providing a coordination-engineered strategy for the advance of single-site catalysis. Carbon-based single-atom catalysts usually rely on nitrogen co-doping to stabilize the single metal atoms as metal–N4 moieties. Now, Wei, Yao and colleagues make use of operando techniques to show that under alkaline hydrogen evolution reaction conditions the Co–N4 active site undergoes structural distortion to a HO–Co–N2 configuration.
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
1秒前
4秒前
4秒前
9秒前
小新发布了新的文献求助10
10秒前
zhaolee完成签到 ,获得积分10
12秒前
橙汁完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
明理的亦寒完成签到 ,获得积分10
16秒前
西出阳关完成签到,获得积分10
16秒前
脑洞疼应助小新采纳,获得10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
户户得振完成签到,获得积分10
19秒前
初晴完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
量子星尘发布了新的文献求助30
24秒前
27秒前
ncuwzq完成签到,获得积分10
29秒前
Cat4pig完成签到 ,获得积分10
33秒前
JodieZhu发布了新的文献求助30
34秒前
34秒前
青云完成签到,获得积分10
37秒前
bclddmy完成签到,获得积分10
40秒前
清风荷影完成签到 ,获得积分10
43秒前
cgs完成签到 ,获得积分10
44秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
46秒前
47秒前
NexusExplorer应助Alien采纳,获得10
48秒前
李健应助JodieZhu采纳,获得30
52秒前
52秒前
53秒前
大轩完成签到 ,获得积分10
54秒前
自信书文完成签到 ,获得积分10
55秒前
55秒前
Lrcx完成签到 ,获得积分10
55秒前
苒苒完成签到,获得积分10
57秒前
58秒前
1分钟前
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
从k到英国情人 1500
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 1100
„Semitische Wissenschaften“? 1100
Real World Research, 5th Edition 800
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 5733107
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5345829
关于积分的说明 15323061
捐赠科研通 4878300
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2621144
邀请新用户注册赠送积分活动 1570261
关于科研通互助平台的介绍 1527144