ACS Catal.: 电化学环境下NH3脱氢的机理和活性物种：从头算分子动力学研究

雨辰

2021-03-25

在过去的几十年中，电化学氨氧化反应（AOR）引起了相当大的关注。然而，电极表面的AOR机理尚不明确，在脱氢反应过程中反应性OH的识别尚有争议。

有鉴于此，上海科技大学杨波教授、Jian Liu等人，将基于密度泛函理论的从头算分子动力学模拟与自由能取样慢生长方法相结合，研究了Pt(100)上电化学AOR过程中NH₃到N的逐步脱氢过程。

本文要点

1）主要关注电化学AOR过程中的关键步骤，即从NH₃到N的三个逐步脱氢步骤。要对包含大量H₂O的复杂系统进行建模，需要对多种H₂O分子结构进行直接采样，应当采用AIMD模拟，因为它们结合了温度效应并提供了逼真的液体溶液结构。因此，使用AIMD方法结合自由能采样技术来研究在电化学条件下在Pt（100）上的反应。

2）结果表明，吸附的OH辅助的脱氢对所施加的电势几乎不敏感，而OH在水中的脱氢反应则依赖于电势，并且这种反应的势垒会随着电势的降低而增加。

3）在反应条件下，NH₃脱氢过程中吸附的OH是反应性物质，而不是水中的OH^–。

总之，该工作为在实际电化学条件下对AOR工艺的基本理解提供了新的见解

参考文献：

Kunran Yang et al. Mechanism and Active Species in NH₃ Dehydrogenation under an Electrochemical Environment: An Ab Initio Molecular Dynamics Study. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c05247

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c05247