湖南大学王双印Angew：减少基于IrOx纳米颗粒的阳极催化剂...

折木寻香

由于强酸析氧反应(OER)的氧化条件恶劣，在聚合物电解质膜(PEM)水电解槽中开发一种高效的OER电催化剂仍然是一个挑战。最近的理论研究表明，降低Ir-O的配位数可以降低速率决定步骤的能量势垒，从而有可能加速OER。本文讨论了在增强质子交换膜（PEM）水电解用基于IrOx纳米粒子的阳极催化剂中降低Ir-O配位数的作用。作者使用基于等离子体的缺陷工程对商用金红石-IrO2进行了模型研究，发现降低配位数会提高催化活性。然后，他们合成了低配位的IrOx纳米颗粒，并探索了其在酸性析氧反应（OER）中的性能。结果表明，OER具有较低的过电位和较长的耐久性。最后，作者组装了一台PEM水电解槽，该电解槽具有低电压和良好的稳定性。该文件强调了配位数在PEM水电解槽Ir基催化剂设计中的重要性。要点：减少Ir-O配位数可提高PEM水电解阳极催化剂的催化活性基于等离子体的缺陷工程可用于调节IrOx纳米粒子的配位数低配位铱基催化剂在析氧反应（OER）中表现出更好的性能组装好的PEM水电解槽电压低，稳定性好配位数在PEM水电解槽铱基催化剂的设计中起着至关重要的作用。

研究内容
实验验证了Ir-O配位数在模型催化剂上的作用，合成了低配位的IrO x纳米颗粒，用于耐用的PEM水电解槽。本文首先利用等离子体缺陷工程对商业金红石- io2进行了模型研究。结合原位X射线吸收光谱(XAS)分析和计算研究阐明了为什么配位数降低会增加催化活性。接下来，根据模型研究的指导方针，探索了一种低配位的ir基催化剂，其过电位为231 mV@10 mA cm -2，并且在酸性OER中具有较长的耐久性(100小时)。最后，组装的PEM水电解槽提供低电压(1.72 V@1 a cm -2)以及超过1200小时(@1 a cm -2)的优异稳定性，没有明显的衰减。这项工作为配位数的作用提供了独特的见解，为设计用于PEM水电解槽的ir基催化剂铺平了道路。

图文解析
图片图1所示。(a)-(b)金红石- io2和经过o2和Ar等离子体处理的io2的Ir- l3边缘XANES光谱(a)和Ir- R空间FT-EXAFS光谱(b)，确定其对应的Ir-O配位号。(c)模型催化剂在扫描速率为5 mV s -1时的红外校正LSV曲线。(d)模型催化剂的η (@j = 10 mA cm -2)和质量活度(@η = 300 mV)的比较。