帝国理工学院JACS：非共价相互作用对极化催化剂-电解质界面水氧化动力学影响的研究

理解中间体在极化催化剂-电解质界面上的非共价相互作用对水氧化动力学的影响，对于设计更具活性和稳定性的电催化剂至关重要。在这里，我们结合使用原位光学光谱、X射线吸收光谱（XAS）和表面增强红外吸收光谱（SEIRAS）来探测非共价相互作用对酸性和碱性电解质中IrOx的氧进化反应（OER）活性的影响。我们的结果表明，OER的活性物种（Ir4.x+–*O）在低覆盖度下在碱性条件下比酸性条件下结合得更强，而在碱性电解质中这些物种之间的排斥相互作用更高。这些差异归因于碱性电解质界面的阳离子水合壳中水的比例更大，与酸性电解质相比，这可以稳定氧化中间体并促进它们之间的长程相互作用。状态能量的定量分析表明，尽管*O中间体在碱性电解质中结合得比最佳状态更强，但随着覆盖度的增加，它们之间的更大排斥相互作用导致*O结合显著减弱，导致在OER相关电位下酸性和碱性中活性状态的能量相似。通过使用互补的光谱技术直接探测电化学界面，我们的工作超越了传统的OER活性计算描述符，解释了实验观察到的酸性和碱性电解质中IrOx的OER动力学。

研究亮点总结：

1. 采用多种原位光谱技术结合研究，深入理解非共价相互作用对IrOx催化的水氧化反应活性的影响。

2. 发现在碱性条件下，OER活性物种的结合强度较酸性条件下更强，且存在更强的排斥相互作用。

3. 揭示了碱性电解质中水分子对氧化中间体稳定化及长程相互作用促进作用的机制。

4. 通过定量分析，阐释了不同电解质环境下活性状态的能量变化，为优化催化剂设计提供了理论依据。

通过使用互补的光谱技术直接探测电化学界面，我们的研究不仅超越了传统的计算描述符，还解释了实验上观察到的酸性和碱性电解质中IrOx的OER动力学。我们的发现为设计新型高效稳定的电催化剂提供了重要的理论指导，并有助于推动水氧化反应及其它相关电化学能源转换过程的研究。

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帝国理工学院JACS：非共价相互作用对极化催化剂-电解质界面水氧化动力学影响的研究

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