Enhancing oxygen reduction electrocatalysis by tuning interfacial hydrogen bonds

溶剂化 电催化剂 动力学 氢键 离子键合 质子 质子耦合电子转移 催化作用 铂金 电子转移 离子液体 化学 光化学 电化学 化学物理 物理化学 分子 电极 有机化学 离子 物理 量子力学
作者
Tao Wang,Yirui Zhang,Botao Huang,Bin Cai,Reshma R. Rao,Livia Giordano,Shi‐Gang Sun,Yang Shao‐Horn
出处
期刊:Nature Catalysis [Springer Nature]
卷期号:4 (9): 753-762 被引量:116
标识
DOI:10.1038/s41929-021-00668-0
摘要

Proton activity at the electrified interface is central to the kinetics of proton-coupled electron transfer (PCET) reactions for making chemicals and fuels. Here we employ a library of protic ionic liquids in an interfacial layer on platinum and gold to alter local proton activity, where the intrinsic oxygen-reduction reaction (ORR) activity is enhanced up to fivefold, exhibiting a volcano-shaped dependence on the pKa of the ionic liquid. The enhanced ORR activity is attributed to strengthened hydrogen bonds between ORR products and ionic liquids with comparable pKas, resulting in favourable PCET kinetics. This proposed mechanism is supported by in situ surface-enhanced Fourier-transform infrared spectroscopy and our simulation of PCET kinetics based on computed proton vibrational wavefunctions at the hydrogen-bonding interface. These findings highlight opportunities for using non-covalent interactions between hydrogen-bonded structures and solvation environments at the electrified interface to tune the kinetics of ORR and beyond. Understanding the role of hydrogen bonds at the electrode interface is important for controlling the kinetics of the oxygen-reduction reaction. Here the authors modify gold and platinum surfaces with a series of protic ionic liquids to show that pKa can be used to optimize proton-coupled electron transfer through hydrogen bonding.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
雨鱼偷渡到太空完成签到,获得积分10
1秒前
流星噬月完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
幽默的犀牛完成签到,获得积分10
2秒前
好哥哥发布了新的文献求助10
3秒前
Buduan发布了新的文献求助10
3秒前
Siwen发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
6秒前
xuerui0831完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
NatKao发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
qson261完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
绿酒发布了新的文献求助30
11秒前
向路路发布了新的文献求助50
12秒前
罗_应助老木虫采纳,获得10
12秒前
13秒前
llljjj发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
XU_RRRONG发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
猫权发布了新的文献求助10
17秒前
英俊雨竹发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
19秒前
sx完成签到,获得积分10
19秒前
十七发布了新的文献求助30
20秒前
赘婿应助kyrie采纳,获得30
20秒前
21秒前
王柳川完成签到,获得积分10
22秒前
一只科研鼠完成签到,获得积分10
22秒前
凝宁完成签到,获得积分10
22秒前
xsjzuibang发布了新的文献求助10
23秒前
sx发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
Super小橘子完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
Manual of Clinical Microbiology, 4 Volume Set (ASM Books) 13th Edition 1000
Chinese-English Translation Lexicon Version 3.0 500
Electronic Structure Calculations and Structure-Property Relationships on Aromatic Nitro Compounds 500
マンネンタケ科植物由来メロテルペノイド類の網羅的全合成/Collective Synthesis of Meroterpenoids Derived from Ganoderma Family 500
薩提亞模式團體方案對青年情侶輔導效果之研究 400
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 400
Statistical Procedures for the Medical Device Industry 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2379643
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2086894
关于积分的说明 5239517
捐赠科研通 1814018
什么是DOI,文献DOI怎么找? 905087
版权声明 558700
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 483167