对催化多步电子传输电化学反应的催化剂而言，热力学、动力学和界面结构是三个最为重要的内在性能指标，良好的电化学性能要求低热力学能垒，快速动力学和丰富的表面反应中间体。由于反应条件下电解液和动态表面结构的干扰，物理表征和光谱表征无法获得大部分这些细节，而电化学测量则能够提供最直接的信息。在之前的工作中开发了一个热力学动力学模型，该模型显示了通过塔菲尔图提取反应中间体吸附能量的强大能力，而不考虑析氧反应(OER)中催化剂的确切结构。

有鉴于此，新加坡南洋理工大学刘彬教授、陶华冰教授和大连理工大学毛庆教授等人，结合对甲醇氧化反应的探测，建立了一种更具适应性的模型。

本文要点

1）在之前工作的基础上(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 13803-13811)，进一步优化了多步电子传输反应中的热动力学模型的构建和应用，得出了包括中间体吸附能，传输系数以及材料表面中间体覆盖度等等在内的热力学，动力学与表面结构信息。

2）这种方法具有以下优点：从热力学方面，无需知道反应性中间体的比例因子，即可获得实验上合理的吸附曲线。从表面结构的角度，可以高灵敏度地描述反应中中间体覆盖率的变化。从动力学的角度来看，单个Tafel图中的多个Tafel斜率可以通过速率决定步骤（RDS）中中间体覆盖率和活化能的电位诱导变化来解释。对称性和吸附能之间的火山关系也被发现和讨论，表明热力学和动力学之间有很强的相关性。

总之，通过提供有关电化学界面以及催化剂的热力学和动力学性质的基本信息，该模型提供了一个很有前途的分析工具，这对于设计用于多步电化学反应的下一代高性能催化剂至关重要。

参考文献：

Junming Zhang et al. Advances in Thermodynamic-Kinetic Model for Analyzing the Oxygen Evolution Reaction. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c01906

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01906