他，C9独立PI，联合深大，发表Nature子刊！平衡OER活性和稳定性！
学术
2025-01-02 08:19
河南
IrOx催化剂是高效催化酸性OER的有吸引力的候选者，但是其遵循晶格氧机制，在反应过程中会不可避免地发生晶格崩溃。为了实现稳定的酸性OER，稳定IrOx晶格氧的最有效的方法是制备大量质子化的IrO2，但是这导致催化剂的活性丧失。此外，在酸性电解质中质子浓度过高时，关键中间体的表面去质子化相当困难。添加更多表面质子受体可以改善OER中间体的去质子化途径，但是一个潜在缺点是会掩盖原始活性位点。对于转移质子，桥接氧(M-Obri-M)可以作为质子受体，同时维持含氧中间体。值得注意的是，强烈的质子吸附表现为高度反应性和弱配位的Ir-O(II-δ)-Ir物种，阻碍了正在进行的去质子化和OER动力学。为解决上述问题，哈尔滨工业大学(深圳)陶有堃和深圳大学邵静等采用电化学方法构建了纳米多孔NiWIrOx电催化剂。通过在NiIrOx中形成桥联的W-O结构，解决了表面重构IrOx的活性-稳定性不平衡问题。与通常导致产生非晶IrOxHy相的其他NiIr衍生催化剂不同，NiWIr纳米合金在电化学脱合金化后转化为具有(200)晶面取向的表面羟基金红石纳米催化剂，其显示出高密度的活性Ir位点和在酸性条件下对OER的高催化活性。此外，NiWIrOx催化剂显著降低了在OER期间的Ir溶解，实现了在300 mA cm-2的高电流密度下连续稳定运行超过300小时。系统的表征和理论计算表明，在NiIrOx中加入W可以有效地调制电子结构。改性后的NiWIrOx可以降低反应中间体的吸附能，有利于催化反应的进行，提高了Ir基电催化剂的稳定性。同时，W-O-Ir的协同配位以及强电子耦合效应促进了OER DS-AEM途径。还有就是，这种协同配位允许通过桥接氧原子从周围富含电子的W位点获得电子，抑制活性Ir中心过氧化成可溶性酸性IrO42-物种。总之，该项研究突出了NiWIrOx作为解决Ir基电催化剂的活性-稳定性不平衡的平台的潜力，有助于启发设计具有成本效益和高性能的酸性水电解电催化剂。Tackling activity-stability paradox of reconstructed NiIrOx electrocatalysts by bridged W-O moiety. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-54987-4🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
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