中科院大连化物所汪国雄,最新AM! 2024年5月11日 上午11:33 • 顶刊 • 阅读 38 第一作者:Zhenyu Li 通讯作者:汪国雄 通讯单位:中国科学院大连化学物理研究所 论文速览 阳极析氧反应(OER)动力学缓慢和相应的铱(Ir)基催化剂催化性能不足仍然是质子交换膜水电解槽(PEMWE)面临的巨大挑战。 本文报道了一种KIr4O8纳米线催化剂,该催化剂具有更多的活性位点和丰富的羟基,能够在质子交换膜水电解槽(PEMWE)中表现出优异的OER性能。KIr4O8纳米线作为阳极催化剂,仅需1.68 V的电压下即可达到1.0 A/cm²的电流密度,并且在PEMWE中实现了长达1230 h的催化稳定性。 结合原位拉曼光谱和差分电化学质谱的结果显示,KIr4O8纳米线中丰富的羟基直接参与了催化过程,有利于OER。密度泛函理论(DFT)计算进一步表明,KIr4O8中Ir (d)和O (p)带中心的增强接近性可以加强Ir-O的共价性,促进吸附物与活性位点之间的电子转移,并降低OER过程中从OH*到O*的速率决定步骤的能垒。 图文导读 图1:KIr4O8的晶体结构,合成KIr4O8纳米线的示意图,XRD、SEM和高分辨率HAADF表征。 图2:KIr4O8和IrO2样品的傅里叶变换EXAFS光谱以及XANES光谱。 图3:KIr4O8和IrO2在0.5 M H2SO4溶液中OER的LSV曲线,KIr4O8和IrO2样品的双层电容(Cdl)。 图4:KIr4O8催化剂在0.5 M H2SO4中OER的原位拉曼光谱,KIr4O8和IrO2催化剂OER的脉冲伏安法电流响应测量。 图5:KIr4O8和IrO2在Ir位点上OER的吉布斯自由能图,KIr4O8和IrO2的理论过电位、态密度。 图6:PEMWE中阳极析氧和阴极析氢的示意图。 总结展望 本研究成功合成了富含羟基的KIr4O8纳米线催化剂,该催化剂具有更多的活性位点和直接参与催化过程的羟基,促进了OH*中间体的去质子化形成O*。KIr4O8中Ir (d)和O (p)带中心的接近性增强,加强了Ir-O的共价性,促进了吸附物与活性位点之间的电子转移,并降低了OER过程中的能垒,从而实现了优异的催化性能。 此外,KIr4O8纳米线阳极催化剂在PEMWE中显示出工业级的电流密度和高稳定性。本工作结合了调节电子结构和形貌的两种策略,开发出高活性和稳定的OER催化剂。 文献信息 标题:KIr4O8 Nanowires with Rich Hydroxyl Promote Oxygen Evolution Reaction in Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer 期刊:Advanced Materials DOI:10.1002/adma.202402643 原创文章,作者:计算搬砖工程师,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/05/11/46f61ab2fa/ 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 8篇催化顶刊:JACS、ACS Catal.、Nano Energy、JMCA、Chem. Eng. J.等成果 2023年10月17日 中科院物理所「国家杰青」团队,最新Nature Materials! 2024年5月28日 河海大学方芳CEJ: 深度学习快速识别3D激发-发射矩阵荧光光谱中的荧光成分 2023年10月15日 马骏/彭生杰Angew:用于甘油辅助析氢的贵金属沉积缺陷氧化锰 2023年11月30日 Nature Materials历史性突破!固态电解质高离子导电率和安全性同时达到! 2023年10月15日 电池顶刊集锦:卢怡君、陈政、余学斌、胡文彬、汤育欣、陈维、麦立强等成果! 2024年1月3日