福州大学，新发AFM！

• 计算 • 阅读 27
福州大学，新发AFM！
铱基催化剂(IBE)是酸性OER的基准催化剂，但其高昂的价格和稀缺储量限制了它们的大规模应用。最近的研究集中在利用强电子金属/载体相互作用(EMSI)对IBES的影响，特别是通过使用酸稳定的氧化物载体(即WO2，TiO2，SnO2)提高在酸性OER中的电化学稳定性。
考虑到这种氧化物载体的高电子输运电阻，掺杂高价元素以引入更多电子进入导带是最有效的方法。在负载型催化系统中，OER过程涉及金属表面上OH*迁移到氧化物载体表面，这被定义为氧溢出现象，并在反应动力学中起重要作用。然而，模糊的触发机制和不可控的溢出速率使得氧溢出过程难以维持和调节。为了解决这一问题，必须设计一个有效的传输系统，以确保氧中间体在界面上的连续迁移，从而调节溢出率。
福州大学，新发AFM！福州大学，新发AFM！
为了实现高效酸性OER的可持续和氧溢出，福州大学程年才和伦敦大学学院何冠杰等在Nb掺杂的TiO2 (Px-NTO，x=等离子体处理时间为60、120和240秒)上构建了Ir纳米颗粒(NPs)。通过控制等离子体处理时间，以精确控制界面氧空位(Vo)形成一个氧传输区域。这种设计成功地实现了从Ir到Px-NTO的定向氧溢出，解决了OER过程中Ir的表面过氧化和促进反应动力学。
原位表征和理论计算表明，Px-NTO通过EMSI向Ir NPs提供了丰富的自由电子，使OER过程中通过定向O填充机制(Ir→Ti-Vo→Ti)使得OH*可以不断地从Ir NPs溢出到界面氧空位。这种策略显著降低OH*迁移障碍，优化了氧溢出途径。
福州大学，新发AFM！福州大学，新发AFM！
因此，优化的Ir/P120-NTO催化剂在酸性条件下达到10 mA cm-2电流密度所需的OER过电位仅为253 mV，优于商业IrO2 (330 mV)。此外，基于Ir/P120-NTO的PEME在80 ℃下仅需1.69 V的电池电压就能达到1.0 A cm-2的电流密度，并且其在65 ℃和1.0 A cm-2下能够连续稳定电解超过500小时，电压降解速率仅为40 μV h-1，显示出巨大的应用潜力。
总的来说，该项研究为设计Ir基OER催化剂提供了一种可控的策略，并通过精确定制的金属/载体界面模型揭示了定向O填充效应在加速界面氧溢出中的关键作用，从而为开发实用的PEMWEs和高效的催化剂铺平了道路。
Engineering the metal/oxide interfacial O-filling effect to tailor oxygen spillover for efficient acidic water oxidation. Advanced Functional Materials, 2025. DOI: 10.1002/adfm.202421354

原创文章，作者：zhan1，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2025/02/25/ae1b033702/

赞 (0)
0

相关推荐