JACS：“电化学应变”动力学对贵金属纳米催化剂的影响

通讯作者：Raphaël Chattot

通讯单位：欧洲同步辐射中心

金属电催化剂的理论设计在很大程度上依赖于催化剂结构与电催化反应机制/动力学之间假定的单边效应。然而，电化学引起的催化剂结构改变备受关注。因此，迫切需要监测实际催化过程中，“电化学应变”纳米催化剂影响。

近日，欧洲同步辐射中心Raphaël Chattot教授使用欧洲同步辐射装置(ESRF-EBS)的新型极亮源的高能X射线衍射，揭示了碳负载的Pd(Pd/C)和Pt(Pt/C)纳米催化剂在各种电化学过程中的结构演变。相关工作以“Electrochemical Strain Dynamics in Noble Metal Nanocatalysts”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。

图1. 循环伏安法中纳米催化剂微观结构的高时间分辨率监测。

要点1.与目前的知识相反，Pd/C和Pt/C纳米颗粒中的应变会永久受到电化学环境的影响。

要点2. 通过分别研究电化学本体吸氢和表面吸附过程对Pd和Pt的影响。对Pd-H系统中电吸收氢诱导相变的机制提供了新的见解，并揭示了Pt的吸附趋势。

要点3. Pd和Pt之间的比较表明，吸收和吸附现象会产生紧密但独特的结构变化，从而使其与应变测量分离。

要点4. 提出了对电化学应变的原子起源的进一步见解，并讨论了其在电催化中的潜在意义。

这些结果扩展了我们对电化学环境中贵重纳米材料行为的理解，并为实际纳米催化剂的反应性和稳定性描述符提供了通用的实验途径。

图2. ORR电催化过程中的电化学应变。

参考文献：

Raphaël Chattot, Isaac Martens, Marta Mirolo, Michal Ronovsky, Florian Russello, Helena Isern, Guillaume Braesch, Elisabeth Hornberger, Peter Strasser, Eric Sibert, Marian Chatenet, Veijo Honkimäki, Jakub Drnec, Electrochemical Strain Dynamics in Noble Metal Nanocatalysts, J. Am. Chem. Soc. 2021, https://doi.org/10.1021/jacs.1c06780