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K.L.S. and J.R. acknowledge the Danish National Research Foundation Centre for High-Entropy Alloy Catalysis (CHEAC) DNRF-149. B.M. acknowledges the EPSRC and horizon project EP/W033232/1 for funding as well as an Edward Steers grant from the British Association of Spectroscopists and Schmidt Futures. D.N.-C., L.J., and J.R.G.-M. are thankful for the support of the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovacion through a Severo Ochoa Excellence Accreditation 2020-2023 (CEX2019-000925-S, MIC/AEI); through the project PID2021-124796OB-I00; and the Generalitat de Catalunya (2021-SGR-1154). ICIQ is supported by the Ministerio de Ciencia e Innovacion through the Severo Ochoa Excellence Accreditations CEX2019-000925-S (MCIN/AEI) and by the CERCA Programme/Generalitat de Catalunya. We acknowledge Diamond Light Source for time on Beamline B18 under Proposal SP30396. J.R.D. acknowledges Horizon 2020 for funding through the SUN2CHEM project (884444). I.E.L.S., R.R.R., and S.B.S. acknowledge funding from the European Research Council (ERC) under the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement no. 866402). S.B.S. thanks Energy 4 Future, Iberdrola Espana.

Análisis de autorías institucional

Nieto-Castro, DavidAutor o CoautorJurado, LoleAutor o CoautorGalan-Mascaros, J RAutor o Coautor

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1 de abril de 2024
Publicaciones
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Artículo

Cooperative Effects Drive Water Oxidation Catalysis in Cobalt Electrocatalysts through the Destabilization of Intermediates

Publicado en:Journal Of The American Chemical Society. 146 (13): 8915-8927 - 2024-03-22 146(13), DOI: 10.1021/jacs.3c11651

Autores: Moss, Benjamin; Svane, Katrine Louise; Nieto-Castro, David; Rao, Reshma R; Scott, Soren B; Tseng, Cindy; Sachs, Michael; Pennathur, Anuj; Liang, Caiwu; Oldham, Louise I; Mazzolini, Eva; Jurado, Lole; Sankar, Gopinathan; Parry, Stephen; Celorrio, Veronica; Dawlaty, Jahan M; Rossmeisl, Jan; Galan-Mascaros, J R; Stephens, Ifan E L; Durrant, James R

Afiliaciones

Diamond Light Source, Harwell Sci & Innovat Campus, Didcot OX11 0D, Didcot, England - Autor o Coautor
Imperial Coll London, Mol Sci Res Hub MSRH, London W120BZ, England - Autor o Coautor
Inst Catala Invest Quim ICIQ, Tarragona 43007, Spain - Autor o Coautor
SLAC Natl Accelerator Lab, Menlo Pk, CA 94025 USA - Autor o Coautor
Univ Copenhagen, DK-2100 Copenhagen C, Denmark - Autor o Coautor
Univ Southern Calif, Dept Chem, Los Angeles, CA 90089 USA - Autor o Coautor
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Resumen

A barrier to understanding the factors driving catalysis in the oxygen evolution reaction (OER) is understanding multiple overlapping redox transitions in the OER catalysts. The complexity of these transitions obscure the relationship between the coverage of adsorbates and OER kinetics, leading to an experimental challenge in measuring activity descriptors, such as binding energies, as well as adsorbate interactions, which may destabilize intermediates and modulate their binding energies. Herein, we utilize a newly designed optical spectroelectrochemistry system to measure these phenomena in order to contrast the behavior of two electrocatalysts, cobalt oxyhydroxide (CoOOH) and cobalt-iron hexacyanoferrate (cobalt-iron Prussian blue, CoFe-PB). Three distinct optical spectra are observed in each catalyst, corresponding to three separate redox transitions, the last of which we show to be active for the OER using time-resolved spectroscopy and electrochemical mass spectroscopy. By combining predictions from density functional theory with parameters obtained from electroadsorption isotherms, we demonstrate that a destabilization of catalytic intermediates occurs with increasing coverage. In CoOOH, a strong (similar to 0.34 eV/monolayer) destabilization of a strongly bound catalytic intermediate is observed, leading to a potential offset between the accumulation of the intermediate and measurable O-2 evolution. We contrast these data to CoFe-PB, where catalytic intermediate generation and O-2 evolution onset coincide due to weaker binding and destabilization (similar to 0.19 eV/monolayer). By considering a correlation between activation energy and binding strength, we suggest that such adsorbate driven destabilization may account for a significant fraction of the observed OER catalytic activity in both materials. Finally, we disentangle the effects of adsorbate interactions on state coverages and kinetics to show how adsorbate interactions determine the observed Tafel slopes. Crucially, the case of CoFe-PB shows that, even where interactions are weaker, adsorption remains non-Nernstian, which strongly influences the observed Tafel slope.

Palabras clave

ElectrodeEnhanced activityKineticsOxideOxygen-evolution electrocatalystsPrussian blue analogsRate law analysisSpectroelectrochemistryStabilityState

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Journal Of The American Chemical Society debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 18/231, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Chemistry, Multidisciplinary. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada por encima del Percentil 90.

2025-09-04:

  • Europe PMC: 1

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-09-04:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 32.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 31 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 10.9.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 19 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: http://hdl.handle.net/2072/537501

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Denmark; United Kingdom; United States of America.