邵琪Nature子刊：过电位仅为205 mV！亚稳单斜相IrO2纳米带高效电催化酸性OER

在酸性条件下电解水制备清洁、可再生的氢气是解决能源和环境问题的有效方法。由于电解水分解的大部分能量消耗都发生在阳极处，因此开发一种有效的阳极析氧反应(OER)电催化剂可以显著改善能量转换效率。氧化铱(IrO₂)被认为是OER的最先进的催化剂，其可以在苛刻的酸性条件稳定反应。然而，先前报道的IrO₂催化剂缺乏较高的效能来对抗OER的缓慢动力学。

基于此，苏州大学邵琪课题组采用熔融碱机械化学法制备了具有C2/m (12)空间群的单斜相层状IrO₂纳米带(IrO₂ NRs)。

在酸性条件下(0.5 M H₂SO₄)，IrO₂ NRs在10 mA cm⁻²电流密度下的OER过电位为205 mV，Tafel斜率为46.2 mV dec⁻¹，优于C-IrO₂催化剂(98 mV，97.3 mV dec⁻¹)。

研究人员还收集了电流密度为20 mA cm⁻²时的IrO₂ NRs产生的氧气，在120分钟内氧气的法拉第效率保持在95.0%以上，说明该催化具有优异的OER活性。此外，单斜IrO₂ NRs还具有很高的稳定性，其在10 mA cm⁻²电流密度下能够连续运行约500000秒，过电位增加可忽略不计。

实验结果和理论计算结果表明，对于传统的金红石IrO₂催化剂，其倾向于强烈结合O的中间体，并且由于其高d带中心(或更低的O 2p带)导致低OER活性；所制备的IrO₂NRs的暴露的Ir原子具有比金红石IrO₂的更低的d带(或更高的O 2p带)中心，这有助于OER中间体的弱吸附，使得四电子OER过程自我调控的到一个平衡的自由能分布与低过电位，因此其具有较高的OER活性。

总的来说，该项工作中所提出的明确的金属氧化物带状纳米结构将为下一代固体催化剂的设计提供了思路，并为深入理解结构-活性关系提供依据。

Iridium Oxide Nanoribbons with Metastable Monoclinic Phase for Highly Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36833-1

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/09/b8647474f0/

邵琪Nature子刊：过电位仅为205 mV！亚稳单斜相IrO2纳米带高效电催化酸性OER

相关推荐

发表回复