ACS Catal：碱金属阳离子对Pt、Au电极上的HER反应影响

纳米技术

2021-11-12

荷兰莱顿大学Marc T. M. Koper等报道研究在Pt和Au电极表面上的HER反应动力学过程如何受到阳离子浓度影响。

在以往的工作中，人们发现Pt和Au催化剂在碱性环境中随着碱金属阳离子产生互相相反的活性变化趋势。作者通过深入研究，发现不同水化能力的碱金属阳离子对Pt、Au电极上碱性HER反应的变化规律。

本文要点：

（1）

在本文工作中，分别对Pt和Au电极上HER反应受到阳离子的影响进行研究。在Au电极上，作者发现水化作用较弱的K⁺只有在较低过电势（或者在较低的碱性中）才能够改善HER反应；在碱性更高的pH（或者在更高的过电势）中，只有水化程度更高的阳离子（Li⁺）才能够改善催化活性。

Au电极上的反应活性变化趋势与Pt电极非常类似。但是在较低的碱性或者较低的阳离子浓度中，水化程度更低的阳离子就能够有效的抑制HER电催化反应。这种现象说明Pt比Au能够与金属阳离子产生更强的相互作用。

（2）

作者提出弱水化能力的金属阳离子能够更好的稳定水分子解离步骤的过渡态，这是因为相对于强水化阳离子（Li⁺），弱水化阳离子在靠近电极的界面上具有更高的浓度。这种作用对于Pt电极上更加显著，在pH 13电解液中，当分别使用Li⁺或者K⁺离子电解液对比发现电催化反应决速步明显区别。

参考文献

Mariana C. O. Monteiro, Akansha Goyal, Pricilla Moerland, and Marc T. M. Koper*, Understanding Cation Trends for Hydrogen Evolution on Platinum and Gold Electrodes in Alkaline Media, ACS Catal. 2021, 11, 14328–14335

DOI: 10.1021/acscatal.1c04268

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c04268