【催化】孙文平&郑旭升Angew.Chem. 低配位IrO2石墨碳氮化合物异质结，高效OER

通讯作者：郑旭升博士、孙文平博士

通讯单位：中国科学技术大学、伍伦贡大学

成果一览

高效电解水非常需要开发用于析氧反应（OER）的高活性和稳定性的电催化剂。酸性条件下对OER电催化剂具有更高的稳定性要求，需要具有极高的化学稳定性以防止腐蚀和氧化。

近日，伍伦贡大学的孙文平博士和中科学技术大学的郑旭升博士报道了OER电催化剂的最新研究进展。

本研究设计了新的氧化铱/石墨碳氮化物（IrO2/GCN）异质结构，其中低配位的IrO2纳米颗粒被限制在超亲水和高度稳定的石墨碳氮化合物（GCN）纳米片上，该催化剂在酸性条件下表现出优异的OER性能。

多功能GCN纳米片不仅确保了IrO2纳米颗粒的均匀分布，而且赋予异质结构催化剂体系超亲水表面，可以最大程度的暴露活性位点促进质量扩散。由于IrO2和GCN之间的强相互作用，Ir原子的配位数减少，导致晶格应变和Ir位点周围的电子密度增加，从而调节催化剂表面和反应中间体之间的相互作用，进而调控电催化活性。

图文导读

图1 IrO2/GCN催化剂合成示意图及形貌结构表征

图2 IrO2/GCN催化剂XPS图

图3 IrO2/GCN催化剂电催化性能

图4 IrO2/GCN催化剂电学性能表征

图5 IrO2/GCN催化剂全裂解水性能

本文合成的IrO2/GCN异构结构将IrO2纳米颗粒限制在超亲水和高度稳定的GCN纳米片上，实现有效的水分解。GCN独特的C位点，特别是富含N的配位环境诱导IrO2和GCN之间的强相互作用，最终调节具有低配位数的Ir活性位点的电子结构。同时，多功能GCN纳米片赋予异质结构催化剂体系超亲水表面和丰富稳定的活性位点。

这项工作不仅证明了通过异质结构工程策略将所有有利特性结合在一个催化剂体系中的可行性，而且为各种应用的高效电催化剂的合理设计和开发提供了新的思路。

文献信息

Low-Coordinated Iridium Oxide Confined on Graphitic Carbon Nitride for Highly Efficient Oxygen Evolution

(Angewandte Chemie International Edition，2019，DOI: 10.1002/anie.201907017)

原文链接

http://dx.doi.org/10.1002/ange.201907017