Enhanced Hydrogen Evolution Using $β$-MnO$_2$ Monolayer on Ni Electrode with Engineered Oxygen Vacancies
本文设计MnO$_2$(110)/Ni(100)电极，揭示Osub-top氧空位可显著提升HER活性，并保持OER双功能，性能优于Pt/C和Ir。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electrochemical characterisation of ionic dynamics resulting from spin conversion of water isomers
水的对位异构体和邻位异构体具有不同的化学和物理性质。据报道，通过磁场、激光发射或水力空化的激发可以改变水分子的能级和自旋构型，从而改变水溶液的宏观可测量性质。溶解的分子氧也探索了类似的方案，其中物理激发形成具有不同自旋构型的单线态氧，并产生长链的离子和自由基反应。本文利用电化学阻抗谱（EIS）研究了在μ T范围内弱磁场激发下，二氧化碳CO $_2$和过氧化氢H $_2$ O $_2$在纯水中溶解的离子动力学行为。测量结果表明，在10 $^{-8}$ J/mL的激发下引发不同的离子反应性和表面张力效应。CO $_2$ -和O $_2$ -相关的反应途径通过EIS很好地区分。没有CO $_2$ /H $_2$ O $_2$输入的对照实验显示没有显著影响。流体的电化学阻抗和温度动态表明异常的准周期波动，表明可能存在碳酸盐诱导的循环反应或循环自旋转换过程。这种方法可以促进利用自旋转换技术操作的负担得起的传感器的开发。
2022-01-31 physics.chem-ph
Contribution of cellular automata to the understanding of corrosion phenomena
我们提出了一个随机CA建模方法的腐蚀的基础上空间分离的电化学半反应，扩散，酸碱中和溶液和钝化性能的氧化层。从不同的初始条件开始，一个单一的框架允许人们描述广义腐蚀，局部腐蚀，反应和钝化表面，包括闭塞腐蚀现象。阳极区和阴极区的自发空间分离与表面上的裸金属和钝化金属有关。这种分离也与溶液的局部酸化有关。这种自发变化与更快的腐蚀速率有关。材料形态与腐蚀动力学密切相关，可用于技术应用。
2017-10-04 physics.chem-ph
Upgrading the Detection of Electrocatalyst Degradation During the Oxygen Evolution Reaction
用于析氧反应（OER）的电催化剂是从化石能源向可持续能源过渡的重要组成部分。具有成本效益的地球丰富的电催化剂的商业化在很大程度上受到其降解的阻碍。在这篇简短的综述中，我确定了导致电催化剂活性降低的常见过程，然后介绍了确定电化学降解的主要方法，并通过额外的物理表征，这有可能消除纯电化学研究的模糊性。最后，我总结了准确确定降解过程的关键挑战，并强调了有趣的方向，以促进对电催化剂降解过程的理解。
2022-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Fingerprint oxygen redox reactions in batteries through high-efficiency mapping of resonant inelastic X-ray scattering (mRIXS)
在电池中实现晶格氧的可逆氧化还原反应是提高电池能量密度和功率密度的一个重要途径。然而，传统的氧吸收光谱法无法区分氧化物基电池电极中的临界氧化学。因此，高效率的共振非弹性X射线散射（mRIXS）的全范围映射已被开发作为一个可靠的探针的氧氧化还原反应。在这里，基于从一系列Li1.17Ni0.21Co0.08Mn0.54O2电极在不同电化学状态下收集的mRIXS结果及其与过氧化物的比较，我们提供了在mRIXS结果中观察到的五个组分的综合分析。虽然几乎所有的组件在电化学循环后的变化，与过氧化物物种的比较表明，只有两个演变的功能对应于临界氧化的氧状态。一个是在531.0eV激发和523.7eV发射能量处的特定特征，另一个是低能量损失特征。我们表明，这两个功能演变与电化学循环的Li1.17Ni0.21Co0.08Mn0.54O2电极，并可用于表征电池电极中的氧氧化还原状态。这项工作是从电池材料中收集的所有重要mRIXS特征的完整分配的第一个基准，它为未来的表征，分析和理论计算研究提供了指导，以探测和理解氧氧化还原反应。
2018-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Oxygen reduction reaction electrocatalysts based on FeSn0.5 species embedded in hierarchical CN-graphene based supports
本工作报告了用于氧还原反应（ORR）的新型电催化剂（EC）的合成、物理化学表征和电化学研究，所述新型电催化剂（EC）：（i）基于分级石墨烯基载体;和（ii）不包含铂。EC的活性位点由稳定在氮化碳（CN）基质的“配位巢”中的Fe和Sn物种组成。后者表现出粗糙的微孔形态，并充当覆盖石墨烯“核”的“壳”。本文件：（i）讨论了Fe作为该EC家族中的“活性金属”所起的作用;以及（ii）详细检查了物理化学性质以及相应地电化学性能如何受到旨在提高ORR动力学的合适的活化程序A的影响。这些结果导致对活性位点特征的基本理解得到改善，包括A和环境pH对其性能和ORR机制的影响。这些见解阐明了属于该家族的高性能EC中包含的最理想的特征，为合成不含铂的下一代有效的ORR EC铺平了道路。
2018-05-08 physics.chem-ph
Ferrocene as an iconic redox marker: from solution chemistry to molecular electronic devices
二茂铁自1951年被发现以来，已被广泛用作各种过程中的氧化还原探针，从溶液化学，药物化学，超分子化学，表面化学到固态分子电子和自旋电子电路元件，以揭示电化学电荷转移动力学。二茂铁代表了一种极其化学和热稳定的，并且高度可重复的氧化还原探针，其分别响应于所施加的阳极和阴极电位而在电极/二茂铁溶液的界面处发生可逆的单电子氧化和还原。它已经被发现近70年，并已成为最广泛的研究和模型有机金属化合物之一，不仅用于探测电化学电荷转移过程，而且作为分子构建块用于合成手性有机金属催化剂，潜在的候选药物，聚合物化合物，电化学传感器，仅举几例。二茂铁及其衍生物由于其多样的反应活性、迷人的化学结构、非常规的金属配位和幻数电子（18 e-）而在许多方面取得了突破性进展。本文综述了含二茂铁的分子体系在氧化还原反应、表面吸附、自旋相关的电化学过程探测自旋极化、光电化学以及集成到原型分子电子器件等方面的最新进展。总的来说，目前的评论展示了一个集体的信息，对二茂铁及其衍生物，已被用作标志性的氧化还原标记物的最新进展。
2022-05-22 physics.app-ph physics.chem-ph
Corrosion of metal reinforcements within concrete and localisation of supporting reactions under natural conditions
本文提出一种计算模型，通过允许腐蚀电流与阴极电流空间分离来预测混凝土内钢筋在自然条件下的点蚀速率，揭示了孔隙率、氧扩散和氯离子浓度对腐蚀动态的影响。
2025-04-07 cond-mat.mtrl-sci cs.CE physics.chem-ph
Unravelling Distance-Dependent Inter-Site Interactions and Magnetic Transition Effects of Heteronuclear Single Atom Catalysts on Electrochemical Oxygen Reduction
在高负载范围内，单原子催化剂（SAC）之间的位点间相互作用对于调节催化性能至关重要。然而，对这种相互作用及其距离依赖效应的理解仍然是难以捉摸的，特别是对于异质性SAC。在这项研究中，我们揭示了距离依赖性的中心间相互作用的SAC的催化性能的影响。采用密度泛函理论，系统研究了氮掺杂石墨烯（FeN 4-C和CoN 4-C）负载的铁钴异质单原子的氧还原反应（ORR）.我们发现，随着Fe和Co SAC之间的距离减小，FeN 4-C表现出降低的催化活性，这可以通过轴向羟基配体的存在来减轻，而CoN 4-C的活性显示出火山式的演变，在中间距离处达到最佳。我们进一步揭示了ORR中间吸附物吸附后向高自旋态的转变是导致FeN 4-C和CoN 4-C在短的位点间距离下活性降低的原因。这种高自旋态的转变也被发现显着移动羟基（*OH）和氢过氧（*OOH）吸附物之间的线性关系。这些发现不仅揭示了异质性SAC之间的距离依赖性位点间相互作用的SAC特异性效应，而且为改变多电子化学反应中观察到的长期线性关系铺平了道路。
2022-01-15 physics.chem-ph physics.comp-ph
Enhancing Oxygen Reduction Reaction on Pt-Based Electrocatalysts through Surface Decoration for Improved OH Reduction Equilibrium and Reduced H2O Adsorption
本研究通过在Pt表面修饰部分疏水碘层，调控微环境以改善OH还原平衡并减弱H2O吸附，形成高活性Pt2单元，显著增强氧还原反应动力学，为高效催化剂设计提供新策略。
2025-09-11 physics.chem-ph
Revealing timescale-dependent oxygen vacancy distributions in solid oxide fuel cell electrodes using frequency-resolved X-ray absorption (FR-XAS)
电化学能量转换材料的开发需要深入了解亚微米长度尺度下控制化学和物理速率的因素。许多工作者已经寻求开发针对这些长度尺度的化学敏感的原位或操作成像技术。然而，目前的方法集中在稳态或逐步响应。为了探测电极过程的空间和时间，我们已经开发了一种频率分辨的实施X射线吸收成像（FR-XAS），可以测量局部电化学反应在operando在全球正弦阻抗测量。频率分辨一维图像的氧空位分布在薄膜SOFC阴极材料（$La_{1-x}Sr_xCoO_{3- δ}$）揭示，第一次实验，与Warburg和Gerischer阻抗的缺陷浓度。这些图像的分析允许直接提取扩散和动力学速率参数，独立于全局阻抗。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Simulation of electrochemical processes during oxygen evolution on $\mathrm{Pb-MnO_2}$ composite electrodes
研究了$\mathrm{Pb-MnO_2}$复合电极的几何特性，并通过球填充和切割模拟，给出了二维复合电极三相边界长度的一般公式。讨论了2D（或紧凑）和3D（或多孔）电极的几何特性的差异。据发现，TPB的长度是遵循1/r粒子半径关系的2D电极的唯一合理的属性。随后，球包装削减用于导出一个统计电极表面，这是早期提出的模拟不同的电化学机制的基础。结果表明，两个拟议的机制（导电性和两步两种材料的动力学机制）可以解释在$\mathrm{Pb-MnO_2}$阳极的电流增加相比，标准的铅阳极。结果表明，虽然$\mathrm{MnO_2}$具有低电导率，但当与作为金属基体的Pb组合时，复合材料的行为不是纯欧姆的，而是还受活化过电位的影响，增加了接近TPB的电流密度。电流密度与催化剂颗粒的半径成反比，与早期的实验结果相匹配。研究了中间体$\mathrm{H_2O_2}$在Pb基体和$\mathrm{MnO_2}$催化剂上反应的假设两步两材料机理。据发现，假设准可逆生成的$\mathrm{H_2O_2}$，然后其化学分解的$\mathrm{MnO_2}$，得到的结果与实验一致。进一步强调Pb基体和$\mathrm{MnO_2}$催化剂都是必要的，它们的最佳比例取决于所用的电流密度。然而，需要更多的实验证据来支持假设的机制。
2017-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Graphene-Supported Silver-Iron Carbon Nitride Derived from Thermal Decomposition of Silver Hexacyanoferrate as Effective Electrocatalyst for the Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media
通过热解（在惰性气氛下）六氰高铁酸银（II）获得银-铁碳氮化物，沉淀在石墨烯纳米片上，并与银纳米颗粒和铁碳氮化物（分别制备）相比，在碱性介质中作为氧还原反应的电催化剂进行检查。以类似的方式在石墨烯纳米片上）。在0.1 M氢氧化钾电解液中，使用循环伏安法和旋转环盘电极伏安法等电化学诊断技术对催化材料进行了研究。在应用石墨烯纳米片负载的混合银-铁碳氮化物催化剂时，氧的还原在更正的电势下进行，并且相对于单独检查的银纳米颗粒和铁碳氮化物（负载在石墨烯纳米片上），过氧化氢的量（在比0.3V更正的电势下氧还原期间产生的）更低。银对H_2O_2在碱性介质中的还原/分解有很高的活性，这是银对H_2O_2还原/分解的促进作用。此外，已经观察到，由于金属络合物对CN壳的强固定，基于碳氮化物的系统显示出相当大的稳定性。
2018-05-09 physics.chem-ph
Unravelling of the chemistry and the performance in the oxygen reduction reaction of carbon nitride-supported bimetallic electrocatalysts through X-ray photoelectron spectroscopy
通过溶胶-凝胶和凝胶-塑料工艺得到的固体前驱体的热解，合成了五种含氮化碳（CN）载体的纳米电催化剂（EC）。通过ICP-AES（电感耦合等离子体原子发射光谱）和XPS（X射线光电子能谱学）表征所得EC;使用CV-TF-RRDE方法（循环伏安薄膜旋转环盘电极）评价其在氧还原反应（ORR）中的性能和反应机理。特别注意的是XPS结果，目的是进行彻底调查的表面浓度和不同元素的化学环境，以及提供信息的EC的金属成分的结构和它们与氮化碳支持的相互作用。从化学分析，XPS和电化学研究中获得的结果的相关性，可以提高的ORR动力学和反应途径的控制因素的基本理解，在EPOCN支持的EC。
2018-05-08 physics.chem-ph
The Oxygen Reduction Pathway for Spinel Metal Oxides in Alkaline Media: An Experimentally Supported Ab Initio Study
本研究利用联合密度泛函理论与电化学测量，为立方Co3O4纳米颗粒电催化剂上的氧还原反应提出了一条更贴近实验的新理论路径，并引入电化学应变光谱技术验证反应路径与速率决定步骤。
2023-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Niobium disulphide (NbS$_2$)-based (heterogeneous) electrocatalysts for an efficient hydrogen evolution reaction
设计高效、经济的析氢反应催化剂是电化学分解水制氢的关键。过渡金属二硫属化物（MX2），最值得注意的是第6族MX2（例如，MoS 2和WS 2）是最好但非常昂贵的Pt族元素的HER替代物的有吸引力的催化剂。然而，它们的HER活性通常限于它们的边缘位点而不是它们的基面。此外，它们的半导体性质阻碍了有效的电子转移到催化位点，这阻碍了高速率的H2生产。在此，我们利用液相剥离产生的金属（1H，2 H和3R）NbS 2纳米片，属于金属层状组-5 MX2类，以克服上述限制。利用吸湿锂盐的化学处理和电化学自纳米结构化来提高NbS 2纳米片的HER活性。NbS 2与其它MX2（在我们的情况下为MoSe 2）的组合还提供了加速各个对应物的HER动力学的非均相催化剂。所设计的基于NbS 2的催化剂在0.5 M H2SO 4和1 M KOH中分别在10 mA cm-2（n10）的阴极电流下表现出低至0.10和0.22 V的过电位（相对于RHE）。在0.5 M H2SO 4中，基于NbS 2的催化剂的HER活性在高于80 mA cm-2的电流密度下也优于Pt/C基准。我们的工作为可扩展和具有成本效益的NbS 2开发以及整个MX2产品组合提供了一般指导方针，以通过电化学途径实现可行的H2生产。
2020-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of cathode porosity on the Lithium air cell oxygen reduction reaction
本文通过CV和RRDE技术研究多孔碳阴极孔隙率对锂空气电池氧还原反应动力学的影响，发现孔隙率主要改变中间体扩散和脱附的物理过程，而非电化学反应速率常数。
2024-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evaluation of reduced-graphene-oxide-supported gold nanoparticles as catalytic system for electroreduction of oxygen in alkaline electrolyte
在此，化学还原的氧化石墨烯负载的金纳米颗粒被认为是用于在碱性介质中还原氧的催化材料。以NaBH_4预还原的Keggin型磷钼杂多蓝作为前驱体（HAuCl_4）的还原剂，采用化学还原法制备了金纳米粒子。多金属氧酸盐（PMo 12 O 4 O3-）封端配体稳定金纳米颗粒沉积物，促进其分散和附着到碳载体上。事实上，从独立的诊断伏安实验（在0.5 mol dm-3 H2SO 4中）可以明显看出，杂多酸盐在金和碳的纳米结构（还原氧化石墨烯和Vulcan）上容易形成稳定的吸附物。可以合理地预期，聚氧乙烯酸盐辅助的金成核发生在碳衬底上存在的含氧缺陷附近。在电化学诊断实验的条件下（在0.1 mol dm-3 KOH中进行）：（i）磷钼酸盐吸附物从界面上除去，因为它们在碱性介质中溶解;和（ii）Au纳米颗粒（Au负载量，30 μg cm-2）保持良好分散在碳上，这从透射电子显微镜中可以看出。通过循环伏安法和旋转环-盘伏安法实验证明了还原氧化石墨烯负载的金纳米颗粒对碱性介质中氧还原的高电催化活性。其中重要的问题是金和载体之间可能的活化相互作用，以及存在于还原的氧化石墨烯的组织不良的石墨结构上的结构缺陷的存在（如从拉曼光谱中明显的）。
2018-05-08 physics.chem-ph
The Potential of MXene Materials as a Component in the Catalyst Layer for the Oxygen Evolution Reaction
MXenes是一类2D/层状材料，其具有高导电性、亲水性、具有大的电化学表面积并且易于加工成用于能量应用的电极。自从十多年前发现MXene以来，这些材料主要用于制备电池和超级电容器的电极。然而，由于它们的上述性质，MXene可以潜在地用作析氧反应（OER）的催化剂层中的组分。这篇评论文章将讨论由各种过渡金属氧化物（TMO）和MXene组成的混合催化剂领域的一些最新文献。我们还将讨论目前的缺点和未来的前景，在这个新的研究领域。
2022-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Measurement of Enthalpy and Entropy of the Rate-Determining Step of a Model Electrocatalyst for the Oxygen Evolution Reaction
本文提出了一种结合稳态极化与电化学阻抗谱测定氧析出反应速率决定步骤焓和熵的实验方案，并以钴氧化物为例验证了方法的可重复性，为OER机理识别提供了热力学依据。
2023-11-30 physics.chem-ph
Mechanistic Insights into Enhanced Alkaline Oxygen Evolution on Zn-Al Alloy Electrodes
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）；Institute of Energy Research and Development (IERD) Bangladesh Council of Scientific and Industrial Research (BCSIR)（能源研发研究所 孟加拉国科学和工业研究委员会）
研究通过实验和理论计算揭示Zn-Al合金电极在碱性环境中的氧析出反应性能，发现Al含量20%以上导致相不稳定，而10%-15%Al含量提升催化效率，降低过电位。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nafion-induced reduction of manganese and its impact on the electrocatalytic properties of a highly active MnFeNi oxide for bifunctional oxygen conversion
用于双功能氧还原（ORR）和析氧反应（OER）的电催化剂通常在流体动力学条件下进行研究，使得必须使用粘合剂以确保电极膜的机械稳定性。然而，粘合剂的存在可能会在未知的程度上影响受检材料的性能。在此，我们研究了Nafion对由多壁碳纳米管上负载的MnFeNi氧化物纳米颗粒组成的高活性ORR/OER催化剂的影响。电化学研究表明，除了提高机械稳定性和颗粒连接性，Nafion对ORR选择性产生重大影响，这与根据X射线吸收光谱的Mn价态降低相关。这些发现要求人们认识到电极添加剂的使用，因为在某些情况下，它们对电极膜性能的影响程度不能被视为可以忽略不计。
2021-05-28 physics.app-ph physics.chem-ph
Corrosion rates under charge-conservation conditions
本研究提出一种新的计算模型，在电荷守恒条件下预测自然腐蚀，通过有限元模拟揭示了腐蚀速率与析氢、析氧反应的强耦合关系及腐蚀坑酸化、缺氧自维持条件。
2023-05-20 cs.CE physics.app-ph physics.chem-ph
Boron-Doped Graphene As Active Electrocatalyst For Oxygen Reduction Reaction At A Fuel-Cell Cathode
据报道，硼掺杂的石墨烯是用于在0.035 V的起始电位下工作的氧还原反应（ORR）的最佳非金属掺杂的石墨烯电催化剂[JACS 136（2014）4394]。在本DFT研究中，沿着可能的反应途径的中间体和过渡结构被确定。讨论了Langmuir-Hinschelwood和Eley-Rideal机理。分子氧结合带正电荷的B原子并形成开放壳端对双氧中间体。相对于解离路径，关联路径更受青睐。采用Nørskov和co. [JPC B 108（2004）17886]的方法，在酸性和碱性条件下研究了四个还原步骤的自由能图。根据Pourbaix图分析了pH对还原中间体稳定性的影响。在pH = 14时，我们计算出U = 0.05 V的电化学ORR的起始电位值，这与碱性条件下的实验值非常吻合。
2016-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Preparation and Characterization of Metal-free graphitic Carbon Nitride Film Photocathodes for Light-induced Hydrogen Evolution
最近，已经表明，一种丰富的材料，聚合氮化碳，可以在可见光照射下在牺牲供体的存在下从水中产生氢[1]。我们将在这里提出的制备和表征的石墨氮化碳（g-C3 N4）的半导体衬底上的双氰胺前体在惰性气体条件下的热缩合膜。氮化碳薄膜的结构和表面形态的研究表明，g-C3 N4薄膜的高孔隙率的纳米微晶网络组成。光电化学研究表明，阴极极化光诱导析氢的质子浓度在很宽的范围内的水溶液电解质。此外，基于同步辐射的光电子能谱学已被应用于研究所使用的g-C3 N4薄膜光电阴极的表面/近表面的化学组成。首次表明g-C_3 N_4薄膜可以成功地用作光诱导析氢的光电化学材料。[1]X. Wang，K. Maeda，A. Thomas，K. Takanabe，G. Xin，J. M. Carlsson，K. Domen，M. Antonietti，Nature Mat. 2009，8，76-80.
2012-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Trends of epitaxial perovskite oxide films catalyzing the oxygen evolution reaction in alkaline media
析氧反应（OER）被认为是电化学能量转换的关键反应，但缓慢的动力学阻碍了在电解槽、金属-空气电池和其他依赖于来自水氧化的可持续质子的应用中的应用。在这篇评论中，外延钙钛矿氧化物的OER在室温下在碱性介质中的前景进行了审查方面的基本洞察系统的活动趋势。首先，我们彻底定义了钙钛矿结构及其参数空间。然后，用于使电催化外延钙钛矿氧化物的合成方法进行了调查，我们分类的不同类型的电极，可以组装的电催化研究。我们讨论了半导体物理的外延钙钛矿电极及其后果的催化结果的解释。介绍了OER的原型机制，并进行了比较讨论。全面调查了外延钙钛矿氧化物的OER调查，并以图形方式突出显示了选定的趋势。综述的结论与外延钙钛矿氧化物系统的未来电催化研究的机会，一个简短的前景。
2020-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Pilot study of electrochemical reduction of selected nucleotides and double-stranded DNA at pristine micro-/ultrananocrystalline boron-doped diamond electrodes at very negative potentials
本研究利用不同表面终止的微/超纳米晶掺硼金刚石电极，通过线性扫描伏安法探究极负电位下多种核苷酸及双链DNA的电化学还原行为，分析了环境氧、预吸附对检测的影响，并讨论了传感器在析氢反应存在下的应用优劣。
2025-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spontaneous chemical reactions between hydrogen and oxygen in nanobubbles
由交替极性的短电压脉冲电化学产生的大块纳米气泡（NB）的行为与常规方法产生的纳米气泡不同。在该过程中仅形成小于$200\;$ nm的气泡，并且它们的浓度非常高。此外，包含H2和O2气体的气泡通过燃烧反应迅速消失，尽管根据经典燃烧理论，在如此小的体积中不可能发生反应。这些不寻常的NB的实验事实进行审查和目前的理解所观察到的现象。简要讨论了电极上方的NB云的可视化方法。被认为是实验签名证明NB中的气体之间的反应。本文讨论了在高比表面积的受限空间内燃烧反应的表面辅助机理。它解释了相同的机制如何描述在某些情况下观察到的微泡的可听爆炸。
2021-02-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Bayesian Optimization of High-Entropy Alloy Compositions for Electrocatalytic Oxygen Reduction
活性、选择性和稳定的催化剂对于可持续的能量转换是必不可少的，并且非常需要具有这些特性的工程材料。高熵合金（HEAs）提供了一个巨大的组成空间，以调整这些属性。但是，没有合适的工具是无法穿越的。在这里，我们报告使用贝叶斯优化的模型的基础上密度泛函理论（DFT）预测最活跃的组合物的电化学氧还原反应（ORR）与最少可能数量的采样组合物的两个HEAs银-铱-钯-铂-钌和铱-钯-铂-铑-钌。所发现的最佳，然后仔细检查与DFT和实验验证，其中最佳的催化活性验证的Ag-Pd，Ir-Pt，和Pd-Ru二元系统。这项研究提供了深入了解所需的实验数量，探索已被确定为在这些HEAs的ORR的顺序为50的多金属合金的巨大的成分空间。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
What X-ray absorption spectroscopy can tell us about the active state of earth-abundant electrocatalysts for the oxygen evolution reaction
化学储能是确保可持续能源供应的一种有吸引力的解决方案。它需要电催化剂来有效地实施。为了合理地改进电催化剂材料并由此改进反应效率，必须揭示电催化剂在反应条件下的性质，即，其活跃状态。为了更好地理解地球上丰富的金属氧化物作为析氧反应（OER）的电催化剂，电化学（EC）方法和X射线吸收光谱（XAS）的组合已经非常有见地，仍然具有未开发的潜力。在此，我们简要介绍了EC和XAS的基础知识，并提供了必要的框架来讨论电催化材料所经历的变化，以锰氧化物为例。这种变化可能发生在制备和储存过程中，在电解质中浸泡过程中，以及在没有或有催化反应的情况下施加电势过程中。我们的结论是一个简明扼要的总结EC和XAS目前结合起来，以阐明的活性状态，以及对未来的机会，了解电催化的机制，使用组合操作EC-XAS实验的前景。
2022-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Calculation of the Tafel slope and reaction order of the oxygen evolution reaction between pH 12 and pH 14 for the adsorbate mechanism
尽管大量的实验和理论研究致力于析氧反应，OER的过渡金属氧化物的机制仍然存在争议。这部分是由于电化学参数的机制，如塔菲尔斜率和反应级数的模糊性。我们采取了最常见的假设吸附机制和计算的塔菲尔斜率和反应级数相对于pH值的基础上的微动力学分析。我们证明，可能的塔菲尔斜率的数量强烈依赖于一些先前的步骤和表面覆盖。此外，塔菲尔斜率成为pH值依赖性时，中间体的覆盖范围随pH值的变化。这些见解复杂化的一个限速步骤的识别由一个单一的塔菲尔斜率在一个单一的pH值。然而，模拟反应顺序互补塔菲尔斜率可以解决一些模糊性，以区分可能的限速步骤。最有洞察力的信息可以从塔菲尔图的低过电位区域获得。在这项工作中的模拟提供了明确的指导方针，实验者的识别的限制步骤中的吸附机制，使用观察到的值的塔菲尔斜率和反应顺序在pH值依赖性的研究。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Oxygen Reduction Reaction on Single-Atom Catalysts From Density Functional Theory Calculations Combined with an Implicit Solvation Model
本文利用DFT结合ESM-RISM隐式溶剂化模型，研究Fe-N₄-C和Co-N₄-C单原子催化剂的氧还原反应，发现恒定电位模拟下两者活性相当，揭示了可变电荷在电化学反应模拟中的关键作用。
2024-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hydrogen peroxide electrogeneration from O2 electroreduction: a review focusing on carbon electrocatalysts and environmental applications
本综述聚焦碳电催化剂上的2电子氧还原反应电生成过氧化氢，总结了其方法、环境应用（如电-Fenton等水处理工艺）及未来挑战。
2025-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Atomistic understanding of hydrogen coverage on RuO2(110) surface under electrochemical conditions from ab initio statistical thermodynamics
该研究结合从头算团簇展开与 Monte Carlo 采样，模拟电化学条件下 RuO2(110) 的氢覆盖与脱氢热力学，解释了实验 CV 双峰来源及 OER 表面状态。
2024-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Deciphering the role of LiBr as redox mediator in Li-O2 Aprotic Batteries
本文比较 DME、TEGDME 和 DMSO 对 LiBr 介导 Li-O2 电池的影响，发现仅 TEGDME 存在单线态氧降解通道，而 DME 兼具无单线态氧析氧与化学稳定性。
2025-05-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Low-Noble-Metal-Loading Hybrid Catalytic System for Oxygen Reduction Utilizing Reduced-Graphene-Oxide-Supported-Platinum Aligned with Carbon-Nanotube-Supported Iridium
由还原的氧化石墨烯负载的铂和多壁碳纳米管负载的铱（两种贵金属分别以15和< 5 μ g cm-2的水平的低负载量使用）组成的混合系统已被认为是用于在酸性介质（0.5 mol dm-3 H2SO 4）中还原氧的催化材料。用旋转环-盘电极伏安法测试了该催化剂对氧还原和过氧化氢中间体形成的电催化活性。所提出的催化系统的效率也通过在80 °C下用气体扩散电极半电池进行电流动力学测量来解决。碳纳米管的作用是通过降低溶剂蒸发过程中还原氧化石墨烯重新堆积的程度来改善电催化界面处的电荷分布，并促进催化系统中氧气和电解质的传输。诊断电化学实验揭示，在含铱的系统中，不仅产生了更高的盘电流，而且产生了小得多的环电流（与还原的氧化石墨烯负载的铂及其与裸碳纳米管的复合物相比），清楚地表明形成了较少量的不期望的过氧化氢中间体。在低负载下使用的来自向Pt添加痕量铱（负载在碳纳米管上）的增强效应可能源于Ir诱导不期望的过氧化氢中间体分解的高能力。在混合体系中，Pt活性中心的活化（由于少量Ir的存在）和稀释（通过碳纳米管）之间存在竞争，因此特别注意调整它们的组成。
2018-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Influence of CeO$_2$MnO$_x$ heterostructure on Hydrogen Peroxide Electrogeneration on Carbon-Based Catalysts
Fluminense Federal University（弗鲁米嫩塞联邦大学）
研究通过合成CeO2和CeO2MnOx纳米颗粒负载于碳载体，评估低金属负载下高效电合成H2O2的性能，发现1% CeO2MnOx/C和3% CeO2/C催化剂实现高达90%的2e- ORR选择性。
2026-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.class-ph
Electrocatalytic Hydrogen Peroxide Generation Using WO$_3$ Nanoparticle-Decorated Sodium Niobate Microcubes
该研究通过 RRDE 评估不同 WO$_3$ 负载量的 NaNbO$_3$@WO$_3$/C，发现 5% 样品以近二电子 ORR 显著促进 H$_2$O$_2$ 原位电生成。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Using a dual plasma process to produce cobalt--polypyrrole catalysts for the oxygen reduction reaction in fuel cells -- part I: characterisation of the catalytic activity and surface structure
介绍了一种新的双等离子体涂层工艺，用于制备燃料电池中氧还原反应的无铂催化剂。用各种方法分析由此产生的催化剂。通过循环伏安法、旋转环电极和旋转环盘电极进行电化学表征。由此获得的不同的催化剂的表面孔隙率的特征在于与氮气吸附技术和扫描电子显微镜用于确定膜的生长机制。它表明，催化活性化合物可以用这种双等离子体工艺生产。此外，催化活性可以通过改变等离子体工艺参数而显著变化。计算了生成的H $_2$ O $_2$的量，并表明2电子机理是主要的。等离子体涂覆机制不会显著改变所用碳载体的表面BET面积和孔径分布。此外，所产生的薄膜的扫描电子显微镜照片，并示出的柱状生长机制的偏好。通过使用不同的碳作为载体，它表明，有很强的依赖性的催化活性，这可能是有关的碳的化学性质。
2012-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.plasm-ph
Modelling competitive coadsorption in electrochemical growth processes
我们提出了电沉积氧化锌薄膜与有机添加剂的模型，重点是与曙红Y的混合膜的生长。首先，我们提出了一个速率方程模型，假设添加剂形成分支与暴露的一部分以上的ZnO沉积物，生长速度大于纯膜，并且这些分支附近的ZnO的生产率与暴露于溶液的高度成正比。这解释了分支附近OH-离子的产生以及与Zn++离子的反应。稳态解表明两种物种的增长率的分支，定性地解释了它们的催化作用。随后，我们提出了一个更现实的统计模型的混合存款从Zn++离子，氢氧化物前体和曙红在溶液中的形成。简单的概率规则用于曙红和氧的反应，考虑到从溶液中沿相同的线的扩散限制聚集模型的扩散。这种催化作用表现在曙红分支附近优先产生OH-离子，形成ZnO物种。的生长速率的改善是可能的，只有一个相当大的扩散系数的曙红在溶液中的氢氧化物前体相比，在协议与实验结果。在一系列相邻的曙红簇竞争性生长的情况下，在模拟存款中观察到的生长速率和高曙红负载的增加也同意定性与电沉积实验。
2006-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
