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在氫氧化反應(HOR)過程中原位監測中間體和催化劑的組分變化並闡明反應機理在催化和能源科學中至關重要。然而，由於界面環境的複雜性和缺乏原位技術，催化劑表面上痕量中間體的光譜信息難以獲得。基於此，廈門大學李劍鋒、董金超和王耀輝等使用核-殼納米顆粒增強拉曼光譜探測代表性PtRu表面上的鹼性HOR過程。實驗結果表明，OHad的拉曼譜帶強度變化趨勢和HOR的LSV強度一致，表明OHad是鹼性HOR過程的關鍵反應中間體。此外，ODad和RuOx(Ru(+3)/Ru(+4))帶的歸一化拉曼強度隨電位的變化趨勢與OHad和RuOx帶的變化趨勢相似，進一步證明了OHad中間體的存在。更重要的是，在HOR過程中，RuOx的振動頻率從543到583 cm-1的急劇變化表明PtRuOx催化劑表面從Ru(+3)到Ru(+4)的價態變化，這可能與OHad的拉曼譜帶明顯藍移有關。理論計算表明，在具有頂部位點的純RuPt表面上的OHad吸附是不穩定的，而在具有fcc和橋位點的RuOx暴露表面上吸附實際上是不存在的。對於由OHad形成的*H2O的吉布斯自由能，吸附在RuOx頂部位點上的OHad低於純PtRu和RuRuOx暴露表面。因此，用親氧的Ru摻雜Pt表面會產生氧化的PtRuOx表面，這有利於OHad的吸附在催化劑表面並促進H2O的形成。總的來說，該項工作為合理設計高活性HOR催化劑提供了機理指導。In Situ Probe of the Hydrogen Oxidation Reaction Intermediates on PtRu a Bimetallic Catalyst Surface by Core-Shell Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy. Nano Letters, 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01744
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