Controlling the Relative Fluxes of Protons and Oxygen to Electrocatalytic Buried Interfaces with Tunable Silicon Oxide Overlayers
Controlling the Relative Fluxes of Protons and Oxygen to Electrocatalytic Buried Interfaces with Tunable Silicon Oxide Overlayers
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使用可调二氧化硅覆盖层控制电催化埋入界面的质子和氧气的相对通量
DOI：
10.1021/acsaem.0c02359
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发表时间：
2020
影响因子：
6.4
通讯作者：
Esposito, Daniel V.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Beatty, Marissa E.;Gillette, Eleanor I.;Haley, Alexis T.;Esposito, Daniel V.
用纳米氧化膜包裹电催化剂表面是提高其活性、稳定性和选择性的一种有吸引力的方法。然而，关于这种覆盖层的组成和结构如何影响底层电催化剂的性能和性能，人们知之甚少。结果表明，利用室温光化学转化过程，可以系统地改变碳改性二氧化硅(SiOxCy)覆盖层的密度和碳含量，从而精确地控制质子和分子氧(O2)流向封装铂电极埋入界面的通量。物种渗透率、覆盖层组成和覆盖层结构之间的关联表明，随着碳含量的减少和覆盖层密度的增加，质子的传输大大增强，而氧气的变化趋势相反。这些观察结果与O2在SiOxC基质中的自由体积中的扩散是一致的，而质子的扩散则是通过与硅氧化物部分的氢键网络相关的促进传输机制进行的。重要的是，这项研究表明，覆盖层组成可能是一个潜在的强大的控制旋钮，用于调节氧化还原物种到活性中心的通量，以及改变电催化埋藏界面的局部性质。
Modifying an electrocatalyst surface by encapsulating it with a nanoscale oxide membrane is an attractive approach for improving its activity, stability, and selectivity. However, little is known about how the composition and structure of such overlayers impact the properties and performance of the underlying electrocatalyst. The results presented herein demonstrate that the density and carbon content of carbon-modified silicon oxide (SiOxCy) overlayers can be systematically varied using a room-temperature photochemical conversion process to precisely control the flux of protons and molecular oxygen (O2) to the buried interface of an encapsulated platinum electrode. Correlations between species permeabilities, overlayer composition, and overlayer structure show that proton transport is greatly enhanced as the carbon content decreases and overlayer density increases, while the inverse trend is observed for O2. These observations are found to be consistent with O2diffusing through the free volume in the SiOxCymatrix, while proton diffusion proceeds through a facilitated transport mechanism associated with the hydrogen bond network of silicon oxide moieties. Importantly, this study indicates that overlayer composition can be a potentially powerful control knob for tuning the fluxes of redox species to active sites as well as modifying local properties at electrocatalytic buried interfaces.
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影响因子：
10.8
作者：
Labrador NY;Li X;Liu Y;Tan H;Wang R;Koberstein JT;Moffat TP;Esposito DV
通讯作者：
Esposito DV
影响因子：
18.2
作者：
Jacobse, Leon;Rost, Marcel J.;Koper, Marc T. M.
通讯作者：
Koper, Marc T. M.
影响因子：
19
作者：
Jo, Won Jun;Katsoukis, Georgios;Frei, Heinz
通讯作者：
Frei, Heinz
桥接氧作为质子吸附在玻璃二氧化硅表面上的位点。
DOI：
10.1063/1.3205946
发表时间：
2009
期刊：
The Journal of chemical physics
影响因子：
--
作者：
Glenn K. Lockwood;S. Garofalini
通讯作者：
S. Garofalini
不同聚合物基质复合钴卟啉的促进氧传输膜
DOI：
--
发表时间：
2003
期刊：
影响因子：
--
作者：
Baoqing Shentu;H. Nishide
通讯作者：
H. Nishide