基于第一性原理的 Operando XANES 及其在氧化铱中的应用
材料科学
2020-04-22 v1 化学物理
计算物理
摘要
高效的电催化水分解技术需要适用于析氧反应(OER)的合适催化剂。新型催化剂的开发可受益于对氧化铱(IrO)上反应机制的完整理解,IrO 是一种活性催化材料,但因其过于稀缺而无法用于大规模应用。Operando X 射线吸收近边结构(XANES)实验已提供了大量洞见,为在工作环境中催化剂演化的原子尺度描述铺平了道路。我们在此结合第一性原理模拟与溶剂及电解质的连续介质描述,研究各种 IrO 界面的电化学稳定性,并预测在施加电势的真实条件下选定终止面的 XANES 截面。将计算得到的 O K 边 XANES 谱与相应实验比较,支持了在 OER 相关电压区间内电子缺陷表面氧物种的形成。此外,被发现可稳定至约 1 V 的表面羟基基团,被认为在更大电势下被逐步氧化,引起 Ir L 边截面的移动,该移动与测量在定性上一致。
引用
@article{arxiv.1912.09769,
title = {Operando XANES from first-principles and its application to iridium oxide},
author = {Francesco Nattino and Nicola Marzari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.09769},
year = {2020}
}