丁梦宁/李彦光Nature子刊：揭示氢吸附动力学在电催化CO2还原中的作用

精确的理解金属-氢界面相互作用，特别是在operando条件下，对推进金属催化剂在清洁能源技术中的应用至关重要。虽然Pd基催化剂被广泛用于电化学制氢和加氢，但在电化学活性过程中Pd与氢的相互作用复杂，待进一步研究。

基于此，南京大学丁梦宁教授和苏州大学李彦光教授（共同通讯作者）等人报道了通过片上电输运测量，对Pd及其合金纳米催化剂在operando电催化条件下的氢表面吸附和亚表面吸附（相变）特性进行了识别和量化，并研究了电化学CO₂还原（CO₂RR）与氢吸附动力学之间的竞争关系。

DFT计算，以合理解释Pd₄Ag表面的CO中毒和高甲酸盐生成活性。作者发现Pd和Pd₄Ag在不同的供氢电解质中表现出不同的CO₂RR性能。

K₂HPO₄/KH₂PO₄可加速H的吸附动力学，表明在CO₂RR过程中Pd₄Ag的相变程度的增加，从KHCO₃中的0.38增加到K₂HPO₄/KH₂PO₄中的0.48。

在-0.4至-0.2 V_RHE范围内，Pd₄Ag上甲酸盐FE增加约8%，证明K₂HPO₄/KH₂PO₄电解质中强质子供应和高operando相变，有利于减少CO中毒和促进甲酸盐生成。

对比纯Pd，Pd₄Ag对甲酸盐生成的电流密度和稳定性显著增强。在K₂HPO₄/KH₂PO₄中增强的质子还原动力学促进了HER，从而导致在低过电位区域甲酸盐FE明显减少。作为对比，在CO₂饱和的KHCO₃和K₂HPO₄/KH₂PO₄中，纯Pd的H/M比非常接近，K₂HPO₄/KH₂PO₄主要加速了HER活性，从而降低了甲酸盐FE。

因此，CO₂RR和HER的性能都可以通过电解液环境进行调节，电解液环境从根本上决定了H的吸附平衡和动力学。

Critical role of hydrogen sorption kinetics in electrocatalytic CO₂ reduction revealed by on-chip in situ transport investigations. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-34685-9.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34685-9.

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丁梦宁/李彦光Nature子刊：揭示氢吸附动力学在电催化CO2还原中的作用

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