陈胜利Nature Catalysis：氢电催化中Pt的动力学pH效应

氢电催化中大的动力学pH效应的起源，即从酸到碱时反应动力学大约降低两个数量级，远未达成共识。基于此，武汉大学陈胜利教授（通讯作者）等人报道了以铂（Pt）上的HER/HOR为模型系统，通过结合从头算分子动力学（AIMD）模拟和原位表面增强红外吸附光谱（SEIRAS）与衰减全反射（ATR）构型，研究了pH依赖反应动力学的潜在起源。

AIMD模拟结果表明，氢吸附强度和水解离/形成屏障都不是碱性溶液中氢电催化动力学大大降低的原因。通过仔细分析AIMD模拟的EDL结构，作者发现碱性界面上存在可见的水间隙，这将导致氢键网络的连通性大大降低，从而增加界面区域的氢转移屏障。更重要的是，计算振动态密度（VDOS）和实验SEIRAS结果之间的一致性明确地验证了模拟的界面结构。

此外，对Pt-Ru合金的AIMD模拟表明，Ru位上的OH_ad可以显著改善碱性界面上氢键网络的连通性。OH_ad的这种作用很好地解释了为什么Pt-Ru在碱性条件下的氢电催化反应中比Pt更为活跃，并进一步证实了界面氢键连接性在HER/HOR动力学中的关键作用。

这些发现应为界面EDL在电催化动力学中的关键作用提供重要见解，并为理解电催化pH效应提供独特的视角，这些效应在各种能量转换反应中具有普遍意义，例如HER/HOR、CO²还原和氮还原。同时，本研究也为通过AIMD模拟、计算光谱学和实验光谱学相结合来探索电化学界面的结构和过程提供了一个可供参考的研究模式。

Hydrogen bond network connectivity in the electric double layer dominates the kinetic pH effect in hydrogen electrocatalysis on Pt. Nat. Catal., 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00846-8.

https://doi.org/10.1038/s41929-022-00846-8.