标准电极电势析氧反应OER,源于水分解的变(ΔG°=237.2 kJ/mol),该值在标准条件(298 K, pH=0)下统一适用于酸/碱体系,但实际反应因多步质子–电子转移能垒需克服显著过电位(η)。
催化剂活性标准电极电势的定义
)是指在标准条件(298 K、1 bar气体压力、1 mol/L溶液浓度)下,以标准氢电极(SHE,电势定义为0 V)为参考基准测得的半反应还原电势对于析氧反应(OER),其标准电势1.23 V的推导源于:
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OER半反应(酸性条件):

=-ΔG∘法拉第常数与pH无关的特性在碱性条件下,OER反应式为4OH–+2H2,但通过可逆氢电极(RHE)标度换算后,平衡电位仍为1.23 V。这是因为RHE已包含pH修正,使得不同pH下的热力学驱动力统一。
电化学测量方法通过和不同离子强度下的电势插值法,测得OER标准电势为1.229 V vs. SHE;方式二:使用(redox cell)结合金电极或汞电极,在标准条件下直接验证该值。
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:根据温度效应高温电解槽(>60°C)需重新计算实际平衡电位。

尽管热力学平衡电位为1.23 V,实际反应需克服,导致显著过电位(η):
(以酸性条件为例)步骤1O+*→OH*+H+步骤2+e–
:O*+H2+e–
:OOH*→O2+e–其中O*→OOH*步骤的吉布斯自由能变最高(~3.2 eV),成为速率决定步骤。
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1.23V在电催化体系中的应用意义
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电解槽设计依据理论最小电解电压为1.23 V(OER + HER),实际需1.8–2.2 V,能量效率由η决定。高温电解(如65°C)可优化反应速率,但需平衡材料稳定性。
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理想催化剂设计与OOH非热力学机制同位素效应综上,。实际应用中需结合动力学修正与环境参数调整,以指导高效电催化剂与电解系统的开发。