Electrooxidation of Platinum
Notice bibliographique
Résumé
Platinum is an important catalyst widely used in energy conversion and storage, especially in the hydrogen-oxygen polymer electrolyte membrane fuel cell, where it is used at the anode and cathode1. However, potential excursions can lead to surface oxidation and reduction, which restructures the surface and can lower the efficiency of the catalyst and lead to dissolution2. Platinum atoms leave their original lattice sites during oxidation. Surface X-ray diffraction (SXRD) has determined that on Pt(111) the initial stage of Pt extraction is in a place-exchange process, in which the Pt atom moves directly above its original site, which is now occupied by an oxygen atom3. However, on Pt(100) recent work by our team has shown that the initial oxidation gives a “stripe” structure comprising 1D chains of raised Pt and oxygen atoms4. Presented here is an analysis of combined simultaneous SXRD and electrochemistry data for Pt(111) and Pt(100) oxidation in HClO4 and H2SO4. The correlation between the charge transfer and Pt extraction processes is investigated by in-situ cyclic voltammetry, potential step, and potential sweep-hold measurements. The prior structural analysis from a complete set of crystal truncation rods is used find calibration curves for the X-ray intensity of selected anti-Bragg reflections as a function of the coverages θPE of different types of extracted Pt atoms. Integration of charge during electrochemical measurements was converted to electrons passed per surface Pt atoms, to give a notional “electron coverage” θe. In this way, simultaneous measurement of intensity with current during the selected potential program can be converted to θe vs θPE curves. The slopes of these curves are compared with suggested stoichiometric reactions, based on the known SXRD-determined structures. There is some uncertainty insofar as SXRD cannot distinguish O from OH, but we are able to estimate Pt oxidation states. On Pt(111), the electron-transfer and Pt extraction coverage ratios vary with sweep rate, indicating that the rates of adsorption and extraction are kinetically determined and changing during the first oxidation peak. On Pt(100), the stripe structure and stoichiometry suggest a Pt(II) oxide component in the initial stages. We thank other team members involved in various phases of this work: Natalie Stubb (University of Victoria), Valentin Briega-Martos, Daniel Sandbeck (Forschungszentrum Jülich GmbH), Martin Ruge, Ole Fehrs (Kiel University), Federico Calle-Vallejo (Universistat de Barcelona), and the ID31 beamline staff at ESRF. Financial support from NSERC and DFG is appreciated. Reference R. Stamenkovic, D. Strmcnik, P. P. Lopes, N. M. Markovic, Energy and fuels from electrochemical interfaces, Nature materials, 16 (2017) 57-69. J. Sandbeck, O. Brummel, K. J. Mayrhofer, J. Libuda, I. Katsounaros, S. Cherevko, Dissolution of platinum single crystals in acidic medium, ChemPhysChem, 20 (2019) 2997. Drnec, M. Ruge, F. Reikowski, B. Rahn, F. Carlà, R. Felici, J. Stettner, O.M. Magnussen, D.A. Harrington, Initial stages of Pt(111) Electrooxidation: Dynamic and Structural Studies by Surface X-ray Diffraction, Electrochim. Acta, 224 (2017) 220-227. Fuchs, J. Drnec, F. Calle-Vallejo, N. Stubb, D. J. Sandbeck, M. Ruge, S. Cherevko, D. A. Harrington, O. M. Magnussen, Structure dependency of the atomic-scale mechanisms of platinum electro-oxidation and dissolution, Nature Catalysis, 3 (2020) 754-761.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».