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催化剂载体在催化剂组成、表面结构以及催化剂-载体相互作用中扮演着至关重要的角色，这主要体现在以下几个方面：
a) 催化剂纳米颗粒（NPs）的效能与稳定性往往受到载体的深刻影响。通过精心选择和设计载体，可以优化催化剂NPs的分散性、尺寸和形态，从而显著提升其催化活性。
b) 载体的组成、形态或表面改性对催化剂的整体性能有着不可忽视的影响。通过调整载体的这些特性，可以调控催化剂的表面结构，进而改变其催化路径和选择性。
c) 金属-载体复合材料表面结构的改变是优化催化剂性能的重要手段。通过精确控制金属与载体之间的界面结构，可以实现催化剂表面活性的最大化，同时提高其稳定性和耐用性。
d) 金属-载体相互作用对催化剂NPs性能的影响尤为显著。这种相互作用不仅影响着催化剂NPs的分散性和稳定性，还深刻影响着其催化活性和选择性。通过深入理解并调控这种相互作用，可以进一步提升催化剂的整体性能。
原理图显示了PEMWEs工作电压对碳和非碳催化剂载体的影响。
a) 展示了IrO2/TNO-Hx（其中x分别取值为600、750、900）的高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）图像，以及与之对应的IrO2尺寸分布直方图。这些图像和直方图提供了关于IrO2纳米颗粒在TNO-Hx载体上分布和尺寸的详细信息。
b) 给出了N2吸附等温线和相应的孔径分布图。这些数据揭示了样品的比表面积和孔隙结构特征，为理解其催化性能和物质传输特性提供了重要依据。
c) 呈现了IrO2/TNO-Hx（x取值同上）和五载体IrO2的单电池极化曲线。这些曲线反映了不同催化剂在单电池中的电化学性能，特别是其开路电压、极限电流密度等关键参数，为评估催化剂的催化活性提供了直观依据。
d) 描述了无载体样品在80°C下，于1 A cm^-2电流密度条件下，在单个电池中进行的耐久性试验。该试验旨在考察无载体样品在实际应用中的长期稳定性和寿命，为催化剂的实用化提供了重要参考。
a) IrO2@TaB2的微观结构示意图。
b)像差校正后的HAADF-STEM图像。
c) 40% IrO2@TaB2阳极层和40% Pt/ c阴极层催化剂包覆膜的SEM横截面图。
d)使用IrO2@TaB2和IrO2阳极的PEMWEs在80°C下与Nafion 115膜的极化曲线。
e)使用IrO2和IrO2@TaB2阳极在1 A cm-2下工作的PEMWEs的时间电位曲线。
a) 提供了氮气吸附-解吸等温线以及相应的孔径分布曲线，这些曲线用于揭示样品的比表面积和孔隙结构特征。
b) 展示了不同催化剂的极化曲线，这些曲线是评估催化剂电化学性能的重要工具，特别是其开路电压、极限电流密度等关键参数。
c) 以示意图的形式描绘了碳化硼支架上Ir沉积的过程，直观展示了催化剂在支架上的分布和形态。
d) 展示了在1 mA cm^-2电流密度下作用15小时前后催化剂的线性扫描伏安结果，并插入了Ir/B4C耐久性试验后的透射电子显微镜（TEM）图像，以直观展示催化剂在长时间作用后的形态和结构变化。
e) 以示意图的形式呈现了由稳定在碳化钨上的铁和镍原子组成的WCx-FeNi催化剂的结构，直观展示了催化剂的组成和形态。
f) 提供了Fe - K边缘的X射线吸收近边结构（XANES）光谱，用于分析催化剂中铁元素的电子结构和化学状态。
g) 展示了r空间的k^3加权傅里叶变换（FT）光谱以及Fe - K边缘的小波变换图像
a) 展示了Sr2CaIrO6的表面重建过程的示意图，并配以同一位置的透射电子显微镜（TEM）显微图，直观地呈现了表面重建前后的形态变化。
b) 提供了傅里叶变换扩展X射线吸收精细结构（FT-EXAFS）光谱，该光谱揭示了Sr2CaIrO6表面重建的详细信息，进一步证实了表面结构的变化。
c) 和d) 进行了质子交换膜水电解槽（PEMWEs）的性能和稳定性测试，以评估表面重建对催化剂在PEMWEs中实际应用的影响。
e) 描述了基于金属-载体相互作用的SrCo0.9Ir0.1O3−δ的表面重建过程，揭示了金属与载体之间的相互作用如何影响催化剂的表面结构。
f) 在酸性介质中，比较了IrO2、m-SrIrO3和SrCo0.9Ir0.1O3−δ的析氧反应（OER）活性，以评估不同催化剂在特定条件下的催化性能。
本文综述了电催化剂载体的研究现状，强调其在提升电催化剂性能中的关键作用，并展望了其应用前景。理想催化剂载体应具备资源丰富、大表面积、强催化-载体相互作用、高电子电导率、高抗氧化性和足够孔隙率等特征。鉴于PEMWEs的高电压环境，非碳基载体因出色的电化学稳定性成为优选，如金属氧化物、氮化物和碳化物等，但需加强Ir/IrO2 NPs与金属载体间的电导率和相互作用，以优化电荷转移、反应动力学和耐久性。尽管非碳载体适合PEMWEs，但其有限的表面积限制了低Ir负载的高分散，影响活性位点密度，这对原子经济性和规模化制造至关重要。
标题：Advanced Electrocatalyst Supports for Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers | ACS Energy Letters
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c00275
本文由氢能助手提供
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