Identification of Surface Reactivity Descriptor for Transition Metal Oxides in Oxygen Evolution Reaction

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 31, 2016, Pages 9978-9985

  Tao, Hua Bing ^a   Fang, Liwen ^b   Chen, Jiazang ^a   Yang, Hong Bin ^a   Gao, Jiajian ^a   Miao, Jianwei ^a   Chen, Shengli ^b   Liu, Bin ^a  

^a Nanyang Technological University   (Singapore)

^b WUHAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING ENERGY; BINS; CATALYST ACTIVITY; CHEMICAL BONDS; TRANSITION METALS;

ADSORPTION ENERGIES; ANTI-BONDING STATE; CATALYTIC PERFORMANCE; CO-ORDINATIVELY UNSATURATED; DESIGN PRINCIPLES; OXYGEN EVOLUTION REACTION; SURFACE REACTIVITY; TRANSITION-METAL OXIDES;

TRANSITION METAL COMPOUNDS;

METAL ION; METAL OXIDE; TRANSITION ELEMENT;

ARTICLE; CATALYST; CHEMICAL BINDING; CHEMICAL STRUCTURE; DENSITY; ELECTRONICS; ENERGY; OXYGEN EVOLUTION; STRENGTH; SURFACE PROPERTY;

EID: 84981537957     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b05398     Document Type: Article

References (47)

1. Bard, A. J.; Fox, M. A. Acc. Chem. Res. 1995, 28, 141 10.1021/ar00051a007
2. Weber, M. F.; Dignam, M. J. J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 1258 10.1149/1.2115797
3. Karlsson, R. K. B.; Cornell, A. Chem. Rev. 2016, 116, 2982 10.1021/acs.chemrev.5b00389
4. Koper, M. T. M. J. Electroanal. Chem. 2011, 660, 254 10.1016/j.jelechem.2010.10.004
5. Rossmeisl, J.; Qu, Z. W.; Zhu, H.; Kroes, G. J.; Nørskov, J. K. J. Electroanal. Chem. 2007, 607, 83 10.1016/j.jelechem.2006.11.008
6. Man, I. C.; Su, H.-Y.; Calle-Vallejo, F.; Hansen, H. A.; Martínez, J. I.; Inoglu, N. G.; Kitchin, J.; Jaramillo, T. F.; Nørskov, J. K.; Rossmeisl, J. ChemCatChem 2011, 3, 1159 10.1002/cctc.201000397
7. Hong, W. T.; Risch, M.; Stoerzinger, K. A.; Grimaud, A.; Suntivich, J.; Shao-Horn, Y. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1404 10.1039/C4EE03869J
8. Hammer, B.; Norskov, J. Nature 1995, 376, 238 10.1038/376238a0
9. Bligaard, T.; Nørskov, J. K. In Chemical Bonding at Surfaces and Interfaces; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M.; Nørskov, J. K., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2008; pp 257-278.
10. Stamenkovic, V. R.; Mun, B. S.; Arenz, M.; Mayrhofer, K. J. J.; Lucas, C. A.; Wang, G.; Ross, P. N.; Markovic, N. M. Nat. Mater. 2007, 6, 241 10.1038/nmat1840
11. Greeley, J.; Stephens, I. E. L.; Bondarenko, A. S.; Johansson, T. P.; Hansen, H. A.; Jaramillo, T. F.; Rossmeisl, J.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. Nat. Chem. 2009, 1, 552 10.1038/nchem.367
12. Nørskov, J. K.; Abild-Pedersen, F.; Studt, F.; Bligaard, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 937 10.1073/pnas.1006652108
13. Calle-Vallejo, F.; Inoglu, N. G.; Su, H.-Y.; Martinez, J. I.; Man, I. C.; Koper, M. T. M.; Kitchin, J. R.; Rossmeisl, J. Chem. Sci. 2013, 4, 1245 10.1039/c2sc21601a
14. Cox, P. The surface science of metal oxides; Cambridge University Press, 1996; pp 1-7, 158-200, and 264-266.
15. Suntivich, J.; May, K. J.; Gasteiger, H. A.; Goodenough, J. B.; Shao-Horn, Y. Science 2011, 334, 1383 10.1126/science.1212858
16. Suntivich, J.; Gasteiger, H. A.; Yabuuchi, N.; Nakanishi, H.; Goodenough, J. B.; Shao-Horn, Y. Nat. Chem. 2011, 3, 546 10.1038/nchem.1069
17. García-Mota, M.; Vojvodic, A.; Abild-Pedersen, F.; Nørskov, J. K. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 460 10.1021/jp310667r
18. Xu, Z.; Kitchin, J. R. J. Chem. Phys. 2015, 142, 104703 10.1063/1.4914093
19. Papageorgiou, A. C.; Beglitis, N. S.; Pang, C. L.; Teobaldi, G.; Cabailh, G.; Chen, Q.; Fisher, A. J.; Hofer, W. A.; Thornton, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 2391 10.1073/pnas.0911349107
20. Pang, C. L.; Lindsay, R.; Thornton, G. Chem. Rev. 2013, 113, 3887 10.1021/cr300409r
21. Wendt, S.; Sprunger, P. T.; Lira, E.; Madsen, G. K. H.; Li, Z.; Hansen, J. Ø.; Matthiesen, J.; Blekinge-Rasmussen, A.; Lægsgaard, E.; Hammer, B.; Besenbacher, F. Science 2008, 320, 1755 10.1126/science.1159846
22. Krüger, P.; Bourgeois, S.; Domenichini, B.; Magnan, H.; Chandesris, D.; Le Fèvre, P.; Flank, A. M.; Jupille, J.; Floreano, L.; Cossaro, A.; Verdini, A.; Morgante, A. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 055501 10.1103/PhysRevLett.100.055501
23. Kowalski, P. M.; Camellone, M. F.; Nair, N. N.; Meyer, B.; Marx, D. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 146405 10.1103/PhysRevLett.105.146405
24. Epling, W. S.; Peden, C. H. F.; Henderson, M. A.; Diebold, U. Surf. Sci. 1998, 412-413, 333 10.1016/S0039-6028(98)00446-4
25. Lira, E.; Hansen, J. Ø.; Huo, P.; Bechstein, R.; Galliker, P.; Lægsgaard, E.; Hammer, B.; Wendt, S.; Besenbacher, F. Surf. Sci. 2010, 604, 1945 10.1016/j.susc.2010.08.004
26. Deskins, N. A.; Rousseau, R.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7562 10.1021/jp2001139
27. Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Logadottir, A.; Bahn, S.; Hansen, L. B.; Bollinger, M.; Bengaard, H.; Hammer, B.; Sljivancanin, Z.; Mavrikakis, M. et al. J. Catal. 2002, 209, 275 10.1006/jcat.2002.3615
28. Trasatti, S. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1980, 111, 125 10.1016/S0022-0728(80)80084-2
29. Wang, Y.; Zhou, T.; Jiang, K.; Da, P.; Peng, Z.; Tang, J.; Kong, B.; Cai, W.-B.; Yang, Z.; Zheng, G. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400696 10.1002/aenm.201400696
30. Tung, C.-W.; Hsu, Y.-Y.; Shen, Y.-P.; Zheng, Y.; Chan, T.-S.; Sheu, H.-S.; Cheng, Y.-C.; Chen, H. M. Nat. Commun. 2015, 6, 8106 10.1038/ncomms9106
31. Somorjai, G. A. Introduction to surface chemistry and catalysis; John Wiley & Sons, 1994; p 303.
32. Ertl, G. Reactions at Solid Surfaces; John Wiley & Sons, Inc.: 2010; pp 1-17.
33. García-Mota, M.; Vojvodic, A.; Metiu, H.; Man, I. C.; Su, H.-Y.; Rossmeisl, J.; Nørskov, J. K. ChemCatChem 2011, 3, 1607 10.1002/cctc.201100160
34. Sánchez-Sánchez, C.; Garnier, M. G.; Aebi, P.; Blanco-Rey, M.; de Andres, P. L.; Martín-Gago, J. A.; López, M. F. Surf. Sci. 2013, 608, 92 10.1016/j.susc.2012.09.019
35. Zhang, W.; Liu, L.; Wan, L.; Liu, L.; Cao, L.; Xu, F.; Zhao, J.; Wu, Z. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 20144 10.1039/C5CP01298H
36. Zhang, Z.; Henrich, V. E. Surf. Sci. 1994, 321, 133 10.1016/0039-6028(94)90034-5
37. Ghijsen, J.; Tjeng, L. H.; van Elp, J.; Eskes, H.; Westerink, J.; Sawatzky, G. A.; Czyzyk, M. T. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1988, 38, 11322 10.1103/PhysRevB.38.11322
38. Xu, Z.; Kitchin, J. R. Catal. Commun. 2014, 52, 60 10.1016/j.catcom.2013.10.028
39. Cheng, F.; Zhang, T.; Zhang, Y.; Du, J.; Han, X.; Chen, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 2474 10.1002/anie.201208582
40. Kotsev, N. K.; Ilieva, L. I. Catal. Lett. 1993, 18, 173 10.1007/BF00769510
41. Greiner, M. T.; Helander, M. G.; Tang, W.-M.; Wang, Z.-B.; Qiu, J.; Lu, Z.-H. Nat. Mater. 2011, 11, 76 10.1038/nmat3159
42. Chrétien, S.; Metiu, H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 4696 10.1021/jp111209a
43. Liu, B.; Aydil, E. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3985 10.1021/ja8078972
44. Chen, H. M.; Liu, R.-S.; Li, H.; Zeng, H. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 2713 10.1002/anie.200503632
45. Liu, X.; Zhang, J.; Wu, S.; Yang, D.; Liu, P.; Zhang, H.; Wang, S.; Yao, X.; Zhu, G.; Zhao, H. RSC Adv. 2012, 2, 6178 10.1039/c2ra20797d
46. Su, D.; Ahn, H.-J.; Wang, G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4845 10.1039/c3ta00031a
47. Trotochaud, L.; Young, S. L.; Ranney, J. K.; Boettcher, S. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6744 10.1021/ja502379c