比可卡大学JACS: 二氢化物和二氢配合物在单原子催化剂HER中的作用

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比可卡大学JACS: 二氢化物和二氢配合物在单原子催化剂HER中的作用析氢反应(HER)在电化学水分解中起着关键作用。最近，很多注意力都集中在单原子催化剂(SAC)的HER。通常使用Nørskov提出的原始模型合理化或预测HER中SAC的活性，其中吸附在扩展金属表面M(MH中间体的形成)上的H原子的自由能用于解释交换电流的HER趋势。
比可卡大学JACS: 二氢化物和二氢配合物在单原子催化剂HER中的作用
比可卡大学JACS: 二氢化物和二氢配合物在单原子催化剂HER中的作用
近日，米兰比可卡大学Gianfranco Pacchioni团队发现SACs与金属表面有很大不同，可以被认为是配位化合物的类似物，而在配位化学中，能够形成稳定的二氢化物或二氢配合物(HMH)。并且稳定的HMH中间体的形成可能会改变该过程的动力学。
研究人员将原始动力学模型扩展到两种中间体(MH和HMH)的情况，得到SAC上HER的三维火山图。当分析中包含应用的过电位时，火山曲线顶点会发生约200 meV的刚性位移。
比可卡大学JACS: 二氢化物和二氢配合物在单原子催化剂HER中的作用
对55个模型的DFT数值模拟表明，新的动力学模型可能会导致关于HER中SAC活性的完全不同的结论。
在许多情况下会形成稳定的二氢化物和二氢复合物，而忽略该反应步骤可能会导致对SAC在HER中的催化活性的完全不同的预测。总的来说，这项工作说明了SAC的化学与配位化合物的化学之间的相似性。
Role of Dihydride and Dihydrogen Complexes in Hydrogen Evolution Reaction on Single-Atom Catalysts. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI:10.1021/jacs.1c10470

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