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Enregistrement W2807332667 · doi:10.1149/ma2018-01/44/2611

Kinetics of Initial Stages of Pt Oxidation from Electrochemistry and Surface X-Ray Diffraction

2018· article· en· W2807332667 sur OpenAlexaffabout
Natalie Stubb, Timo Fuchs, Martin Ruge, Olaf M. Magnussen, Jakub Drnec, David A. Harrington

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineEnergy
ThématiqueElectrocatalysts for Energy Conversion
Établissements canadiensUniversity of Victoria
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTafel equationOxideExchange current densityChemistryMonolayerAnalytical Chemistry (journal)Electrochemical kineticsElectrochemistryMaterials scienceCrystallographyElectrodePhysical chemistryNanotechnology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The kinetics of the electroxidation of Pt to Pt "oxide" have been studied for many years, initially on polycrystalline Pt. Early studies showed that the oxide charge increases linearly with log(time) at constant potential, the so-called direct logarithmic growth law. Later, Harrington showed empirically that the underlying differential equation, with a Tafel potential dependence of the rate constant, predicted also the current plateau behavior in cyclic voltammetry [1]. The Tafel dependence is suggestive of electron-transfer kinetics and was also found in the oxidation of Pt(111) [2]. Despite this, the classical Conway model [3] invokes field-driven dipole flipping, and other literature models invoke bulk film models that cannot be applicable for a few-monolayer-thick oxide. An early atomistic model stressed the role of surface diffusion in leading to irreversibility and predicted a three-layer surface restructuring and the direct logarithmic law, but with the wrong slope [4]. Our recent Surface X-ray Diffraction studies [5] have shown that the number of place-exchanged Pt atoms also follows the direct logarithmic law. We here extend this result to an extended data set that systematically steps into the oxide peak in the region 1-1.2 V vs RHE, which is the peak in which the place-exchange initiates. The intensity of the (1,1,1.5) reflection shows that the place-exchange process initiates in the early stages of this peak, earlier than the peak maximum at 1.05 V where it sharply changes in a 50 mV/s intensity voltammogram. There is a systematic change in the slope of the direct logarithmic law over the range of the peak, with the largest slope at the peak maximum. The observation that both the current and the number of place-exchanged Pt atoms obey the direct logarithmic law suggests a common limiting process, though in principle the place-exchange and electron-transfer processes need not be coupled. The oxidation of adsorbed OH to O has also been suggested to occur in the same peak and there is some evidence for two processes. A careful comparison of the current density with the coverage of place-exchanged atoms is undertaken here to deduce the electron/place-exchange ratio and indirectly the nature of the accompanying species (O or OH), as well as determining how tightly coupled the exchange and oxidation processes are. The issue of double-layer charging correction is a significant issue in this determination. The place exchange is the initial step of the irreversible nanoscale restructuring of the surface that occurs on potential cycling. The later stages have recently been quantified using Grazing-Incidence Small-Angle X-ray Scattering [6-7]. A careful study of the kinetics is directed toward a detailed atomistic understanding of the evolution of the surface structure. The authors thank the European Synchrotron Radiation Facility, Deutsche Forschungsgemeinschaft, and the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada for support. [1] D.L. Heyd, D.A. Harrington, J. Electroanal. Chem., 335, 19 (1992). [2] A. Björling, J.M. Feliu, J. Electroanal. Chem., 662, 17 (2011). [3] H. Angerstein-Kozlowska, B.E. Conway, K. Tellefsen, B. Barnett, Electrochim. Acta, 34, 1045 (1989). [4] D.A. Harrington, J. Electroanal. Chem., 420, 101 (1997). [5] J. Drnec, M. Ruge, F. Reikowski, B. Rahn, F. Carlà, R. Felici, J. Stettner, O.M. Magnussen, D.A. Harrington, Electrochim. Acta, 224, 220 (2017). [6] M. Ruge, J. Drnec, B. Rahn, F. Reikowski, D.A. Harrington, F. Carlà, R. Felici, J. Stettner, O.M. Magnussen, J. Am. Chem. Soc., 139, 4532 (2017). [7] M. Ruge, J. Drnec, B. Rahn, F. Reikowski, D.A. Harrington, F. Carla, R. Felici, J. Stettner, O.M. Magnussen, J. Electrochem. Soc., 164, H608 (2017).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,248
Écart entre enseignants0,238 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2018
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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