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
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