AM：TiO2晶格中集成交互式Ir原子助力PEM
学术
2024-12-05 18:12
上海
Ir氧化物是目前性能最好的酸性水氧化电催化剂，但是结构局限在少数几种Ir-O八面体，结构的柔性度较低。有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学张华彬教授等将空间联系的多个Ir原子修饰在TiO2的表面晶格中，显著促进OER电催化性能。要点1. i-Ir/TiO2催化剂具有较好的电催化性能，在电流密度为10 mA cm-2的过电势为240 mV，在100 mA cm-2电流密度酸性电解液中实现了315 h的优异稳定性。要点2. 实验测试和理论计算结果表明Ir-O-Ir的柔性配位结构和可变化的几何结构能够增强OER电催化活性，能够调节Ir位点的d能带优化中间体吸附。原位表征结果表明Ir-O-Ir位点能够克服Ir位点过度氧化，因此拓展Ir催化剂的电化学稳定窗口。要点3. 构筑的质子交换膜电解槽，使用i-Ir/TiO2作为阳极，在2 A cm-2电流密度的电压仅为1.63 V，而且稳定工作时间超过440 h。这项工作展示了消除IrOx物种本征局限的普适策略，有助于发展和设计先进的催化剂。Yang Li, Guoxiang Zhao, Shouwei Zuo, Linrui Wen, Qiao Liu, Chen Zou, Yuanfu Ren, Yoji Kobayashi, Huabing Tao, Deyan Luan, Kuowei Huang, Luigi Cavallo, Huabin Zhang, Integrating Interactive Ir Atoms into Titanium Oxide Lattice for Proton Exchange Membrane Electrolysis, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202407386https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202407386
