质疑吸附在Pt(111)表面的H在H2O2分解中的作用，以及这一过程对电催化绿色Fenton反应的影响

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Questioning the role of adsorbed H in H2O2 decomposition on Pt(111) for the electrocatalytic green Fenton process

氢原子电催化Fenton过程促进H2O2分解机制研究

　　

为了克服传统芬顿工艺的局限性（如狭窄的操作pH范围和铁沉淀问题），提出了一种由吸附的氢原子（H*）介导的电催化绿色芬顿工艺。然而，H*在H?O?分解中的作用仍存在争议，且以往的研究中忽略了溶剂的影响。为了解决这些问题，我们采用了密度泛函理论（DFT）计算结合蓝月亮集合（BME）方法，来研究H*和H?O如何改变H?O?在Pt(111)表面分解为羟基自由基（·OH）的自由能曲线。自由能分析表明，在含有H*或表面水的系统中，H?O?的分解是放热的，其中含有表面水的情形更为有利。相比之下，H*通过提高活化能垒（从原始Pt(111)表面的0.165 eV提高到0.356 eV）来阻碍分解过程；而当存在水分子时，这一过程几乎无能垒（0.029 eV）。基于DFT的分子动力学模拟进一步表明，在同时吸附有H*和H?O的系统中，水介导的H?O?分解途径占主导地位。我们的结果挑战了目前对H?O?分解途径的理解，揭示了表面水的关键机制作用，并为优化电催化芬顿工艺提供了新的见解。