析氧反应(OER)在质子交换膜水电解中发挥着关键作用,但电催化剂仍然存在活性低、酸性条件下稳定性差的缺点。
在这里,厦门大学黄小青教授,广东工业大学Yong Xu,陕西师范大学Haiping Lin成功地制备了一种新型的具有扭曲结构的 CdRu2IrOx 纳米框架,用于酸性 OER。
文章要点
1)令人印象深刻的是,CdRu2IrOx 在 0.5 M H2SO4 中的 OER 中表现出 189 mV 的超低过电势和 1500 小时的超长稳定性(在 10 mA cm−2 下),其通常优于报道的催化剂(过电势 ~200 mV 和稳定性通常 < 500 小时) 。
2)此外,使用扭曲的CdRu2IrOx的质子交换膜水电解槽(PEMWE)可以在0.1 A cm−2下稳定运行90小时。
3)微观结构分析和 X 射线吸收光谱 (XAS) 表明,CdRu2IrOx 中 Ru 和 Ir 之间的协同作用会导致 Ru−O、Ir−O 和 Ru−M (M = Ru, Ir) 键的畸变。原位 XAS 表明施加的电势导致 RuOx/IrOx 八面体结构变形,并形成用于 OER 的稳定 Ru5+ 物质。理论计算还表明,Ru−O、Ir−O 和 Ru−M (M = Ru, Ir) 键收缩的扭曲结构可以降低 OER 过程中限速步骤的能垒。
这项工作提供了一种构建结构扭曲的有效策略,以显着提高OER催化剂的活性和稳定性,这将引起包括材料、化学和催化在内的不同领域的直接兴趣。
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Shangheng Liu, et al, Structurally-Distorted RuIr-Based Nanoframes for Long-Duration Oxygen Evolution Catalysis, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202305659
https://doi.org/10.1002/adma.202305659