当前位置：
X-MOL 学术
›
J. Phys. Chem. C
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Redox Processes of Manganese Oxide in Catalyzing Oxygen Evolution and Reduction: An in Situ Soft X-ray Absorption Spectroscopy Study
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2017-08-09 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b05592 Marcel Risch , Kelsey A. Stoerzinger , Binghong Han , Tom Z. Regier 1 , Derek Peak 2 , Sayed Youssef Sayed , Chao Wei 3 , Zhichuan Xu 3 , Yang Shao-Horn
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2017-08-09 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b05592 Marcel Risch , Kelsey A. Stoerzinger , Binghong Han , Tom Z. Regier 1 , Derek Peak 2 , Sayed Youssef Sayed , Chao Wei 3 , Zhichuan Xu 3 , Yang Shao-Horn
Affiliation
|
Manganese oxides with rich redox chemistry have been widely used in (electro)catalysis in applications of energy and environmental consequence. While they are ubiquitous in catalyzing the oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR), redox processes occurring on the surface of manganese oxides are poorly understood. We report valence changes at OER- and ORR-relevant voltages of a layered manganese oxide film prepared by electrodeposition. X-ray absorption spectra were collected in situ in O2-saturated 0.1 M KOH using inverse partial fluorescence yield (IPFY) at the Mn L3,2-edges and partial fluorescence yield (PFY) at the O K-edge. Overall, we found reversible yet hysteretic Mn redox and qualitatively reproducible spectral changes by Mn L3,2 IPFY XAS. Oxidation to a mixed Mn3+/4+ valence preceded the oxygen evolution at 1.65 V vs RHE, while manganese reduced below Mn3+ and contained tetrahedral Mn2+ during oxygen reduction at 0.5 V vs RHE. Analysis of the pre-edge in O K-edge XAS provided the Mn–O hybridization, which was highest for Mn3+ (eg1). Our study demonstrates that combined in situ experiments at the metal L- and oxygen K-edges are indispensable to identify both the active valence during catalysis and the hybridization with oxygen adsorbates, critical to the rational design of active catalysts for oxygen electrocatalysis.
中文翻译：
锰氧化物的氧化还原过程催化氧的释放和还原：原位软X射线吸收光谱研究
具有丰富的氧化还原化学性质的锰氧化物已被广泛用于能源和环境后果的（电）催化中。尽管它们普遍存在于催化氧释放反应（OER）和氧还原反应（ORR）中，但对锰氧化物表面上发生的氧化还原过程的了解却很少。我们报告了通过电沉积制备的层状氧化锰膜在OER和ORR相关电压下的化合价变化。使用Mn L 3,2处的反荧光强度（IPFY）在O 2饱和的0.1 M KOH中原位收集X射线吸收光谱-边缘和O K边缘的部分荧光产量（PFY）。总体而言，我们发现Mn L 3,2 IPFY XAS可逆但具有滞后性的Mn氧化还原和定性可再现的光谱变化。在相对于RHE的1.65 V下，先将氧气氧化成混合的Mn 3 + / 4 +价态，而在相对于RHE的0.5 V下，锰还原过程中锰还原为Mn 3+以下并含有四面体Mn 2+。对O-Kedge XAS中的前边缘的分析提供了Mn-O杂交，其中Mn 3+（e g 1）最高。我们的研究表明，原位结合 在金属L边和氧K边进行实验对于确定催化过程中的活性价和与氧吸附物的杂化都是必不可少的，这对于氧电催化活性催化剂的合理设计至关重要。
更新日期：2017-08-10
中文翻译：
锰氧化物的氧化还原过程催化氧的释放和还原：原位软X射线吸收光谱研究
具有丰富的氧化还原化学性质的锰氧化物已被广泛用于能源和环境后果的（电）催化中。尽管它们普遍存在于催化氧释放反应（OER）和氧还原反应（ORR）中，但对锰氧化物表面上发生的氧化还原过程的了解却很少。我们报告了通过电沉积制备的层状氧化锰膜在OER和ORR相关电压下的化合价变化。使用Mn L 3,2处的反荧光强度（IPFY）在O 2饱和的0.1 M KOH中原位收集X射线吸收光谱-边缘和O K边缘的部分荧光产量（PFY）。总体而言，我们发现Mn L 3,2 IPFY XAS可逆但具有滞后性的Mn氧化还原和定性可再现的光谱变化。在相对于RHE的1.65 V下，先将氧气氧化成混合的Mn 3 + / 4 +价态，而在相对于RHE的0.5 V下，锰还原过程中锰还原为Mn 3+以下并含有四面体Mn 2+。对O-Kedge XAS中的前边缘的分析提供了Mn-O杂交，其中Mn 3+（e g 1）最高。我们的研究表明，原位结合 在金属L边和氧K边进行实验对于确定催化过程中的活性价和与氧吸附物的杂化都是必不可少的，这对于氧电催化活性催化剂的合理设计至关重要。
京公网安备 11010802027423号