揭示阴离子对电极附近邻近氢键网络的影响以及单原子电催化剂活性

《Journal of the American Chemical Society》：Unravelling the Effects of Anions on the Vicinal H-Bonding Network near an Electrode and Activity of Single-Atom Electrocatalysts

单原子催化剂电极/电解质界面氢键网络及水分解动力学受阴离子影响研究，通过多尺度分子动力学模拟发现阴离子吸附强度差异导致氢键连通性反向变化，并证实阴离子作为主动调节剂而非被动旁观者，其不对称氢键环境调制水分解，为优化电解液工程提供新策略。

　　

尽管已有大量研究致力于探讨单原子催化剂（SACs）的电化学性能，但电解质阴离子对其电化学活性的影响仍很大程度上未被探索。我们通过多尺度分子动力学（MD）模拟来研究阴离子如何影响SAC电极/电解质界面附近的氢键网络及其相关的水解离过程。恒电位MD模拟表明，在该界面存在两个不同的氢键间隙区域，并且氢键的连接性可能对阴离子类型和电极电位非常敏感。特别是，在界面处，阴离子吸附强度的差异可能导致氢键连接性的不同趋势。从第一性原理MD模拟中获得的另一个关键发现是，阴离子起着主动调节作用，而不仅仅是被动参与者。非特异性阴离子吸附会由于局部氢键环境的不对称性而影响水的活化过程。总体而言，对SAC电极/电解质界面处阴离子效应的分子层面理解将有助于开发新的电解质工程策略，从而优化电化学性能。