Angew. Chem.：Pt基纳米催化剂上ORR反应机理的原位拉曼光谱分析

来源：X一MOL资讯

氧还原（ORR）是燃料电池和金属-空气电池的重要阴极反应，由于其过电位大且动力学过程缓慢，严重制约着清洁能源技术开发和应用。因此借助先进光谱技术在分子水平原位分析与监测催化剂表界面上ORR反应过程，对深入理解催化反应的构效关系和机理具有重大意义。

表面增强拉曼光谱技术（SERS）是一种具有单分子灵敏度的“指纹”振动光谱技术,特别是其在低波数区域的检测优势，使得拉曼光谱可直接用于检测位于这一区域的表面氧化物、表面羟基、氧物种及金属-分子间作用等红外光谱较难分析的物种。

然而，只有表面粗糙的Au、Ag、Cu等纳米结构具有较强的SERS增强能力。这就极大地限制了SERS在催化领域中的应用，特别是很难直接用于研究Pt等SERS活性较弱但在异相催化中又极其重要的体系。

最近，厦门大学李剑锋教授课题组借助壳层隔绝的纳米粒子增强拉曼光谱技术（SHINERS），通过静电组装把纳米催化剂组装在SHINs上形成卫星结构，成功的实现了在不同pH环境中对实际纳米催化剂Pt3Co上ORR反应过程进行了系统研究，直接发现了ORR重要中间产物*OOH光谱证据，并结合同位素取代和DFT理论计算证明了Pt3Co上ORR是经过*OOH的联合反应机理（Associative mechanism），同时阐明了由于电子结构效应促使氧物种吸附减弱从而使得ORR性能提高。

此工作证实了基于卫星策略的SHINERS可作为原位跟踪电催化反应过程的有效方法，为纳米电催化的原位研究提供了一种新的思路。相关论文发表于Angew. Chem. Int. Ed.。