邢巍/葛君杰/王颖Chem:反向掺杂IrOx/Ti,减弱Ir-O相互作用以实现稳定催化酸性OER 2023年10月2日 上午12:31 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 25 质子交换膜电解水(PEMWE)技术能够利用可再生电能在酸性条件下将水转化为绿色氢气。但是,由于阳极析氧反应(OER)动力学缓慢,需要大的过电位才能驱使其反应,严重制约了产氢效率。Ir基催化剂在OER活性和稳定性之间取得了最佳的平衡,但仍然受到质量活性低和Ir缺乏的限制。同时,高电解电压(> 1.6 V)和苛刻的酸性腐蚀条件不可避免地导致催化剂结构变形和失活。因此,需要开发有效的策略来提高Ir基催化剂的稳定性以实现高效催化酸性OER。 近日,中科院长春应化所邢巍、葛君杰和王颖等提出了一种新的反掺杂方法,将Ti原子掺杂到IrOx/Ir基质的表面层(Ti-IrOx/Ir)中。其中,催化剂中的Ir-O-Ti单元可以同时提高OER的活性和稳定性。性能测试结果显示,所制备的Ti-IrOx/Ir催化剂在0.5 M H2SO4溶液中达到10 mA cm−2电流密度时的OER过电位仅为254 mV,Tafel斜率为48 mV dec−1。 此外,该催化剂在10 mA cm−2电流密度下连续运行100小时后过电位仅增加了36 mV,并且反应后材料的晶体结构和形貌基本保持不变,证明Ti-IrOx/Ir具有优异的稳定性。 实验结果和理论计算表明,Ti-IrOx/Ir催化剂优异的OER活性可归因于:1.低电负性的Ti通过桥氧将电子施加给相邻Ir位点,从而削弱Ir-O相互作用,从而通过吸附质演化机制(AEM)激发IrOx/Ir的活性;2.晶格氧机制(LOM)中限制O-O键的形成以及Ti通过抑制Ir过氧化,减少了活性Ir物种的溶解,从而提高了IrOx/Ir的稳定性。综上,该项工作从原子角度揭示了Ti-IrOx/Ir催化剂在酸性OER中活性和稳定性提升的原因,对于设计高活性、高稳定性的酸性OER催化剂具有一定的指导意义。 Inverse Doping IrOx/Ti with Weakened Ir-O iInteraction toward Stable and Efficient Acidic Oxygen Evolution. Chem, 2023. DOI: 10.1016/j.chempr.2023.05.044 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/02/dce0481348/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 炸裂!博士生联合能源大牛,又双叒叕发Nature大子刊! 2024年12月24日 重磅!北京大学,最新Science! 2024年7月15日 中科院化学所&吉林大学,最新Nature Water:高灵敏度水污染监测! 2024年6月16日 蒲慕明院士:应从实用出发做科学,早期成就对年轻人很重要,一定要把起步的第一件科研工作做成功 2023年10月24日 中国学术界的怪现象比比皆是:无原则的学术吹捧、侵吞他人成果者大有人在 2023年11月30日 乔世璋团队Nature子刊:NiPS3超薄纳米片用于高活性光催化制H2 2023年11月21日