負載型催化劑是多相催化劑中應(yīng)用最廣泛的一種，由于貴金屬具有較高的分散性和利用率，在氫氧化反應(yīng)（HOR）、析氫反應(yīng)（HER）、氧還原反應(yīng)（ORR）等電催化反應(yīng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
近日，重慶大學(xué)魏子棟教授，李莉教授報道了采用不同的界面化學(xué)鍵Ir-O、Ir-Mo和混合Ir-Mo/O，通過密度泛函理論（DFT）計算和實驗研究，揭示了MoO2負載的Ir催化劑優(yōu)化HOR活性的調(diào)節(jié)機理。
本文要點
要點1. 研究發(fā)現(xiàn)，催化劑Ir/O-MoO2通過Ir-O鍵的界面電子分布是局域的，僅集中在Ir-O鍵上，從而使表面Ir原子的d帶中心下移，削弱了H和OH的吸附。從而增強了HOR活性，其HOR交換電流密度高達1.96 mA/cmECSA2。
要點2. 相反，Ir/Mo-MoO2催化劑的界面電子通過Ir-Mo鍵離域分布，分散在所有界面Ir和Mo原子上，使表面Ir原子的d帶中心上移，增強了H和OH的吸附。其HOR活性不如Ir/O-MoO2，HOR交換電流密度僅為1.47 mA/cmECSA2左右。
要點3. 對于Ir/MoO2的混合界面鍵Ir/-Mo/O，催化劑上不規(guī)則的H吸附是導(dǎo)致HOR活性較差的原因，其交換電流密度為1.1 mA/cmECSA2。研究結(jié)果表明，調(diào)節(jié)界面化學(xué)鍵模式可以優(yōu)化金屬氧化物負載金屬催化劑的電子結(jié)構(gòu)，從而有效地提高其催化活性。Mengting Li, et al, Revealing the Regulation Mechanism of Ir-MoO2 Interfacial Chemical Bonding for Improving Hydrogen Oxidation Reaction, ACS Catal.2021DOI: 10.1021/acscatal.1c04440https://doi.org/10.1021/acscatal.1c04440
