通過密度泛函理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，利用不同的界面化學(xué)鍵Ir-O、Ir-Mo和混合Ir-Mo/O，探討了MoO
2負(fù)載的Ir催化劑在優(yōu)化氫氧化反應(yīng)(HOR)活性中的調(diào)控機(jī)理。這里發(fā)現(xiàn)， Ir/O-MoO
2催化劑中通過 Ir-O鍵其界面電子分布是局部的，僅集中在Ir-O鍵上，降低了表面Ir原子的d帶中心，削弱了H*和OH*關(guān)鍵中間體的吸附能，最終促使HOR活性增強(qiáng)。其中，HOR交換電流密度高達(dá)1.96 mA/cm
ECSA2。相反， Ir/Mo-MoO
2催化劑中通過Ir-Mo鍵其界面電子分布是離域的，分散在所有的界面Ir和Mo原子上，這使得表面Ir原子的d帶中心上移，增強(qiáng)了H*和OH*的吸附能，結(jié)果其HOR活性不如Ir/O−MoO
2。其中，HOR交換電流密度僅為1.47 mA/cm
ECSA2。在Ir/ MoO
2催化劑中存在混合界面鍵Ir-Mo/O的情況下，催化劑上不規(guī)則的H吸附位點(diǎn)，導(dǎo)致了較小的交換電流密度（1.10 mA/cm
ECSA2）。因此，該研究工作得出的結(jié)論是，調(diào)節(jié)界面化學(xué)鍵模式可以優(yōu)化金屬氧化物負(fù)載金屬催化劑的電子構(gòu)型，從而有效提高其催化活性。
Figure 1. 具有不同界面化學(xué)鍵時(shí)，相應(yīng)催化劑幾何結(jié)構(gòu)的頂視圖和側(cè)視圖。
Figure 2. (a) Ir/Mo−MoO
2, Ir/O−MoO
2, 和 Ir/MoO
2的電荷密度差，(b) 投影晶體軌道哈密頓布居(pCOHP)曲線和局域態(tài)密度(PDOS)。
Figure 3. Ir/Mo−MoO
2, Ir/O−MoO
2, 和 Ir/MoO
2三種模型中界面和表面Ir原子的(a) Bader電荷和(b) d帶中心。
Figure 4. 在所研究模型的不同吸附位點(diǎn)上(a)H*( ΔE
H*)和(b)OH *( ΔE
OH*)的吸附能；(c-d)在所研究的模型中，HOR在OH*形成前后的吉布斯自由能圖。
Figure 5. Ir/Mo−MoO
2, Ir/O−MoO
2, 和 Ir/MoO
2三種催化劑的Ir 4f XPS光譜。(b)所研究催化劑的極化曲線。(c)動(dòng)力學(xué)電流密度的塔菲爾（Tafel）圖。（d）電化學(xué)活性表面積(ECSA)歸一化的活性比較。
該研究工作由重慶大學(xué)魏子棟和李莉課題組于2021年發(fā)表在ACS Catalysis期刊上。原文：Revealing the Regulation Mechanism of Ir−MoO
2 Interfacial Chemical Bonding for Improving Hydrogen Oxidation Reaction。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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