Operando identification of site-dependent water oxidation activity on ruthenium dioxide single-crystal surfaces

催化作用 鉴定(生物学) 单晶 化学 材料科学 无机化学 环境化学 化学工程 结晶学 有机化学 工程类 植物 生物
作者
Reshma R. Rao,Manuel J. Kolb,Livia Giordano,Anders Filsøe Pedersen,Yu Katayama,Jonathan Hwang,Apurva Mehta,Hoydoo You,Jaclyn R. Lunger,Hua Zhou,Niels Bendtsen Halck,Tejs Vegge,Ib Chorkendorff,Ifan E. L. Stephens,Yang Shao‐Horn
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:3 (6): 516-525 被引量:334
标识
DOI:10.1038/s41929-020-0457-6
摘要

Understanding the nature of active sites is central to controlling (electro)catalytic activity. Here we employed surface X-ray scattering coupled with density functional theory and surface-enhanced infrared absorption spectroscopy to examine the oxygen evolution reaction on RuO2 surfaces as a function of voltage. At 1.5 VRHE, our results suggest that there is an –OO group on the coordinatively unsaturated ruthenium (RuCUS) site of the (100) surface (and similarly for (110)), but adsorbed oxygen on the RuCUS site of (101). Density functional theory results indicate that the removal of –OO from the RuCUS site, which is stabilized by a hydrogen bond to a neighbouring –OH (–OO–H), could be the rate-determining step for (100) (similarly for (110)), where its reduced binding on (100) increased activity. A further reduction in binding energy on the RuCUS site of (101) resulted in a different rate-determining step (–O + H2O – (H+ + e−) → –OO–H) and decreased activity. Our study provides molecular details on the active sites, and the influence of their local coordination environment on activity. Understanding the nature of active sites is central to controlling the activity of a given catalyst. This work combines operando characterization and computational techniques to examine the oxygen evolution reaction mechanism on RuO2 surfaces.
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
shlll发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
mengtingmei应助chenhouhan采纳,获得20
1秒前
无极微光应助chenhouhan采纳,获得20
1秒前
phelps发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
zxj完成签到,获得积分20
1秒前
NN发布了新的文献求助10
1秒前
我是老大应助北洛采纳,获得10
1秒前
su完成签到,获得积分10
2秒前
yookia发布了新的文献求助10
2秒前
怕孤单的寒天完成签到,获得积分10
2秒前
万能图书馆应助coolplex采纳,获得10
3秒前
细腻灵雁发布了新的文献求助30
3秒前
bianco2007完成签到,获得积分10
3秒前
lizishu应助zhao采纳,获得10
3秒前
demom完成签到,获得积分10
3秒前
如意以晴完成签到,获得积分10
3秒前
在水一方应助傅剑寒采纳,获得10
4秒前
hdd发布了新的文献求助30
4秒前
5秒前
斯文败类应助小番茄采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
jie完成签到 ,获得积分10
7秒前
猪猪hero发布了新的文献求助10
7秒前
淮枳完成签到,获得积分20
7秒前
高贵振家发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
小二郎应助王王采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
10秒前
10秒前
元元发布了新的文献求助10
10秒前
忧心的海亦完成签到,获得积分20
11秒前
CR7应助赵小坤堃采纳,获得50
11秒前
11秒前
笨笨雨柏发布了新的文献求助10
12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
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1500
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1500
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Founders of Experimental Physiology: biographies and translations 500
ON THE THEORY OF BIRATIONAL BLOWING-UP 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 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6373811
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8187295
关于积分的说明 17284556
捐赠科研通 5427760
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2871621
邀请新用户注册赠送积分活动 1848385
关于科研通互助平台的介绍 1694580