Decoupling the HOR enhancement on PtRu: Dynamically matching interfacial water to reaction coordinates

解耦(概率) 化学 吸附 氢 化学物理 分子动力学 溶剂 解吸 密度泛函理论 氢键 结合能 从头算 反作用坐标 催化作用 氧化还原 势能 计算化学 溶剂效应 从头算量子化学方法 分子 物理化学 质子 活动站点 粘结长度 反应中间体 反应机理 氧气 势能面 工作(物理)
作者
Jin Liu,Zhuoyang Xie,Qiong Xiang,Xia Chen,Mengting Li,Jiawei Liu,Li Li,Zidong Wei
出处
期刊:Chinese Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:78: 303-312 被引量:1
标识
DOI:10.1016/s1872-2067(25)64785-1
摘要

Platinum-ruthenium alloys (PtRu) represent state-of-the-art alkaline hydrogen oxidation reaction (HOR) catalysts, yet the atomic-scale origin of their superiority over pure Pt remains incompletely understood. Here, we employ density functional theory calculations, ab initio molecular dynamics simulations, and microkinetic modeling on Pt(111) and PtRu(111) surfaces to systematically investigate the key factors, including active sites distribution, species adsorption, and solvent reorganization, that affect the HOR activity and decouple their contributions. The results reveal that while the moderate hydrogen binding energy and improved hydroxyl (OH) species adsorption both contribute to the enhanced activity, the dominant factor is the substantial reduction in solvent reorganization energy on the PtRu(111). This is facilitated by the spatial separation of active sites: Pt atoms preferentially stabilize adsorbed hydrogen, while Ru atoms strongly bind OH and interfacial water molecules. This configuration increases the probability of hydrogen interacting with OH/water and enhances the fraction of “H-up” water molecules, forming a well-organized hydrogen bond network within the electric double layer. The dynamically compatible interfacial water structure and HOR coordination promote H desorption and proton transfer in the Volmer step, thereby accelerating the HOR kinetics. The PtRu(111)-alkali interface demonstrates superior hydrogen oxidation activity owing to reduced solvent reorganization energy, enabled by the synergistic matching of reaction coordinates, favorable water orientation, and an optimized hydrogen bond network.
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
GWT完成签到,获得积分10
刚刚
向雅完成签到,获得积分0
1秒前
孤云出岫发布了新的文献求助10
2秒前
kkkay发布了新的文献求助10
2秒前
ljx完成签到,获得积分10
3秒前
zhong完成签到 ,获得积分10
3秒前
Christina完成签到 ,获得积分10
4秒前
炙热的乞发布了新的文献求助10
4秒前
Panchael完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
李老头完成签到,获得积分10
5秒前
Dreamsli完成签到,获得积分10
5秒前
起起完成签到,获得积分10
6秒前
芸栖完成签到 ,获得积分10
6秒前
lgh完成签到,获得积分10
8秒前
罗lsz完成签到,获得积分10
8秒前
英勇哈密瓜数据线完成签到 ,获得积分10
9秒前
11秒前
沉静曼梅完成签到,获得积分10
11秒前
科研通AI6.4的应助被老实书雁采纳,获得10
11秒前
12秒前
积极钧完成签到 ,获得积分10
13秒前
15秒前
孤云出岫完成签到,获得积分10
15秒前
lzr完成签到 ,获得积分10
16秒前
bayes111发布了新的文献求助10
16秒前
lll完成签到,获得积分10
16秒前
hanxi完成签到,获得积分10
16秒前
wenwei完成签到,获得积分10
16秒前
wolin完成签到,获得积分10
17秒前
fzx完成签到 ,获得积分10
17秒前
宗剑完成签到,获得积分10
17秒前
hh嘉靖无敌完成签到,获得积分20
18秒前
18秒前
run发布了新的文献求助10
18秒前
盛开的芒果完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
sagitar完成签到,获得积分0
20秒前
MFNM完成签到,获得积分10
21秒前
Ge完成签到,获得积分10
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Convergent and bidirectional strategies towards the total synthesis of hemibrevetoxin B 300
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7797841
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9333151
关于积分的说明 20458083
捐赠科研通 7388507
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3325487
关于科研通互助平台的介绍 2472847
邀请新用户注册赠送积分活动 2342846