阿贡国家实验室的科学家比较了铱的不同晶面，以研究各晶面如何驱动关键能源反应。铱是化学领域的关键材料。

研究人员在酸性和碱性环境中比较了这些晶面，以获得表面行为的基准数据。

金属晶体具有多个晶面，这些晶面以不同的几何排列将原子暴露于周围环境。晶体被切割后，不同片段中的原子堆叠方式可能不同；这些片段在化学反应中的行为取决于晶面上的原子排列。

切割后的金属晶体不同晶面在化学反应中的表现不同，即使参与反应的原子相同。铱是一种银白色过渡金属，广泛用作电催化剂，可加速电极表面的反应。

了解该金属在这些反应中的行为，有助于科学家准确预测反应改进方向。因此，阿贡国家实验室的研究人员决定建立铱电催化性能数据库。

测试的反应类型

研究团队将三种铱晶面暴露于不同溶液，包括酸性和碱性溶液。这一点很重要，因为该金属参与的大量化学反应分布在 pH 范围两侧。

酸性液体导电性较好，但难以为大多数材料提供稳定环境。碱性液体更易操作，适用于多种材料，但存在其他限制。

实验聚焦四类对电化学技术至关重要的反应：制氢、将氢用作燃料、氧还原或向反应中加入氧原子，以及处理不需要的副产物过氧化氢。

晶面与液体环境的影响

研究人员发现，不同铱晶面适用于不同应用，不存在适用于所有场景的单一晶面。液体环境同样影响反应适配性。例如，涉氢反应在碱性条件下速度较慢，而酸性液体通过吸引更多质子促进反应。

氧还原反应对液体环境不敏感，但在酸性环境中副产物过氧化氢几乎不出现，在某些碱性环境中则大量生成。这一点很重要，因为过氧化氢会降低反应效率，同时也会对电化学器件构成风险。

参与该工作的阿贡国家实验室电化学家 Pietro Papa Lopes 在新闻稿中表示，这项研究的重要贡献不只是判断铱整体上是好材料还是坏材料，还在于为明确定义的铱表面提供基准反应活性数据。

研究表明，金属的催化性能不仅取决于其表面，还取决于所处环境。通过控制这两个因素，研究人员可以分离特定铱结构的行为。

研究结果发表于 ACS Catalysis 期刊。