Identifying the Bifunctional Mechanism in Alkaline Water Electrolysis by Lewis Pairs at the Single-Atom Scale

化学 双功能 电解 机制(生物学) 比例(比率) Atom(片上系统) 无机化学 物理化学 有机化学 电极 催化作用 哲学 嵌入式系统 物理 认识论 电解质 量子力学 计算机科学
作者
Hongqiang Jin,Xiang Chen,Yumin Da,Lei Fan,Rui Jiang,Yukun Xiao,Bingqing Yao,Qian He,Yu Yu,Wei Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (4): 3874-3884 被引量:71
标识
DOI:10.1021/jacs.4c18040
摘要

The bifunctional mechanism, involving multiactive compositions to simultaneously dissociate water molecules and optimize intermediate adsorption, has been widely used in the design of catalysts to boost water electrolysis for sustainable hydrogen energy production but remains debatable due to difficulties in accurately identifying the reaction process. Here, we proposed the concept of well-defined Lewis pairs in single-atom catalysts, with a unique acid–base nature, to comprehensively understand the exact role of multiactive compositions in an alkaline hydrogen evolution reaction. By facilely adjusting active moieties, the induced synergistic effect between Lewis pairs (M–P/S/Cr pairs, M = Ru, Ir, Pt) can significantly facilitate the cleavage of the H–OH bond and accelerate the removal of intermediates, thereby switching the rate-determining step from the Volmer step to the Heyrovsky step. Moreover, the representative Ru–P Lewis pairs deliver an impressive 266 h durability at a high industrial current density of 2 A cm –2 without activity decay in anion-exchange membrane water electrolysis, and the concept can be extended to modify commercial noble-metal-based catalysts for performance enhancement. This work not only sheds light on the important effect of the bifunctional mechanism in alkaline water electrolysis at the single-atom scale but also offers a universal descriptor for the rational design of advanced catalysts.
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
磊三石发布了新的文献求助10
1秒前
林兰特发布了新的文献求助10
2秒前
吃吃吃不敢吃完成签到,获得积分10
3秒前
SZQ完成签到,获得积分20
3秒前
张小闲发布了新的文献求助20
4秒前
Kevin完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
微笑大螃蟹完成签到,获得积分10
7秒前
认真芷容应助殷勤的涵梅采纳,获得10
8秒前
8秒前
爆米花应助结实天荷采纳,获得10
8秒前
9秒前
Esthaeique发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
而非哈随哈桑完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
Clare完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
真红发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
12秒前
科研通AI6.4应助文某采纳,获得10
13秒前
13秒前
Starry完成签到 ,获得积分10
13秒前
anna1992发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
老臣完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
沫雨发布了新的文献求助10
14秒前
脑洞疼应助小马驹采纳,获得10
15秒前
15秒前
所所应助刘铭坤采纳,获得10
15秒前
归零者发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
畔上青芜发布了新的文献求助10
16秒前
喜多发布了新的文献求助10
16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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7741038
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9289533
关于积分的说明 20196239
捐赠科研通 7319208
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3306551
关于科研通互助平台的介绍 2458886
邀请新用户注册赠送积分活动 2316899