研究背景
氢气作为清洁能源具有高能量密度和零碳排放的优势，电化学水分解反应在其生产中扮演关键角色，然而阳极析氧反应 (OER) 由于四电子转移过程的动力学慢和能垒高，导致催化效率较低。因此，设计高效的 OER 催化剂仍然是一个挑战。
酸性电解质相比碱性或中性条件在水分解中表现出较低的欧姆损耗和更高的电流密度，但缺乏稳定的酸性 OER 催化剂限制了其应用。氧化铱 (IrO₂) 虽为酸性 OER 的基准催化剂，但由于铱的稀缺性和高成本，其广泛应用受到限制。通过引入钴（Co）等非贵金属，与铱结合形成铱钴氧化物，有望降低成本并增强催化活性。特别地，钴的 3d 轨道与铱的 5d 轨道相互作用，能有效提升 OER 性能。
此外，二维非晶催化剂因其高原子利用率、丰富的缺陷和悬挂键，具有独特的物理和化学性质，进一步增强了催化性能。
因此，二维非晶铱钴氧化物的开发为高效 OER 催化剂的设计提供了新的方向。
研究内容
报道了一种新的二维非晶铱钴氧化物 (Am-IrCo5Ox)
采用熔盐法制备了二维无定形铱钴氧化物（Am-IrCo5Ox）。称取 IrCl3·6H2O、CoCl2·6H2O 和 NaOH，在研钵中研磨均匀。研磨后，将粉状混合物放入瓷舟中。然后，经过高温煅烧，得到产物。Am-IrCo5Ox 呈现纳米片的形貌，XRD 说明其没有明显的特征峰，表明了非晶的性质。XPS 和 EPR 显示 Am-IrCo5Ox 具有丰富的氧空位。
Figure 1. (a) 合成过程示意图。(b) Am-IrCo5Ox、Am-IrCo6Ox 和 Am-IrCo4Ox 的 XRD 图谱。(c) Am-IrCo5Ox 的 AFM 图像。(d) Am-IrCo5Ox 的 SEM 图像。(e) Am-IrCo5Ox 的 TEM 图像。(f) Am-IrCo5Ox 的 HRTEM 图像。(g) Am-IrCo5Ox 的 SAED 图案。(h) Am-IrCo5Ox 的 STEM-EDS 元素映射图像。(i) Ir 和 Co 的原子比。
Figure 2. (a) Am-IrCo5Ox 和 IrO2/Co3O4 的全范围 XPS 谱图。(b) Am-IrCo5Ox 和 IrO2/Co3O4 的 Ir 4f XPS 谱图。(c) Am-IrCo5Ox 和 IrO2/Co3O4 的 Co 2p XPS 谱。(d) Am-IrCo5Ox 和 IrO2/Co3O4 的 O 1S XPS 谱。
与其他掺杂非贵金属的铱基催化剂相比，Am-IrCo5Ox 具有优异的酸性 OER 性能
图 3. (a) Am-IrCo5Ox、IrO2/Co3O4 和 C-IrO2 在 0.5 M H2SO4 中扫描速率为 5 mV s-1 时的极化曲线。(b) 10 mA cm-2 电流密度下的过电势统计。(c) 从 (a) 中的极化曲线获得塔菲尔图。(d) Am-IrCo5Ox、IrO2/Co3O4 和 C-IrO2 在 1.53 V vs. RHE 下的质量活性比较。(e) 不同 Ir 和 Co 比例的催化剂的极化曲线。(f) 不同 Ir 和 Co 比例的催化剂在 10 mA cm-2 下的过电位比较。(g) 与其他铱基催化剂的过电位比较。(h) Am-IrCo5Ox、IrO2/Co3O4 和 C-IrO2 在 10 mA cm-2 电流密度下的计时电位测试。
在 OER 反应过程中，Am-IrCo5Ox 表面发生了 LOM 机理，活性位点为不饱和铱
DFT 表明，Am-IrCo5Ox 表面发生了 LOM 机制。此外，Am-IrCo5Ox 上的铱位点可以实现较低的过电位，表明不饱和铱是 Am-IrCo5Ox 上的活性位点。
Figure 4. Am-IrCo5Ox 表面上 (a) Ir 位点和 (b) Co 位点在 1.23 V vs. RHE 电势下的吉布斯自由能图。(c) Am-IrCo5Ox 上 Ir 和 Co 位点的计算超电势比较。(d) Am-IrCo5Ox 上 Ir 和 Co 位点的 *OOH 与 *OH 的结合能。虚线表示最佳 OER 催化剂的 *OH 和 *OOH 中间体之间的线性比例关系。
相关成果以“A two-dimensional amorphous iridium–cobalt oxide for an acidic oxygen evolution reaction” (《二维非晶铱钴氧化物用于酸性 OER》) 为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Communications 上。
论文信息
A two-dimensional amorphous iridium–cobalt oxide for an acidic oxygen evolution reaction
Da Liu, Yue Wang, Jiarui Zhu, Xuewei Gu, Hao Yang,* Yutian Xiong, Mingwang Shao* and Qi Shao*
Chem. Commun., 2025, Advance Article
https://doi.org/10.1039/D4CC05227G
作者简介
本文第一作者，苏州大学材料与化学化工学部化学专业 2022 级硕士研究生，主要从事二维非常规相材料的研究。
相关期刊
rsc.li/chemcomm
Chem. Commun.
| 2-年影响因子* | 4.3分 |
| 5-年影响因子* | 4.4分 |
| JCR 分区* | Q2 化学-多学科 |
| CiteScore 分† | 8.6分 |
| 中位一审周期‡ | 23 天 |
ChemComm (Chemical Communications) 报道来自世界各地的化学研究新进展，涵盖化学中的各个领域，包括但不限于分析化学、生物材料化学、生物有机／药物化学、催化、化学生物学、配位化学、晶体工程、能源、可持续化学、绿色化学、无机化学、无机材料、主族化学、纳米科学、有机化学、有机材料、金属有机、物理化学、超分子化学、合成方法学、理论和计算化学等。作为英国皇家化学会论文总被引次数最高的老牌期刊，ChemComm 拥有悠久的历史，对论文质量、期刊口碑以及审稿的公平性有着长期的坚持。作为一本发表通讯为主的期刊，ChemComm 从投稿到发表的速度一直是业内领先。
Douglas Stephan
🇨🇦 多伦多大学
|
|
* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
📧 RSCChina@rsc.org
