邵琪Nature子刊:過電位僅為205 mV!亞穩(wěn)單斜相IrO2納米帶高效電催化酸性O(shè)ER 2023年10月9日 上午12:18 ? 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 181 在酸性條件下電解水制備清潔、可再生的氫氣是解決能源和環(huán)境問題的有效方法。由于電解水分解的大部分能量消耗都發(fā)生在陽極處,因此開發(fā)一種有效的陽極析氧反應(yīng)(OER)電催化劑可以顯著改善能量轉(zhuǎn)換效率。氧化銥(IrO2)被認(rèn)為是OER的最先進(jìn)的催化劑,其可以在苛刻的酸性條件穩(wěn)定反應(yīng)。然而,先前報(bào)道的IrO2催化劑缺乏較高的效能來對(duì)抗OER的緩慢動(dòng)力學(xué)。 基于此,蘇州大學(xué)邵琪課題組采用熔融堿機(jī)械化學(xué)法制備了具有C2/m (12)空間群的單斜相層狀I(lǐng)rO2納米帶(IrO2 NRs)。 在酸性條件下(0.5 M H2SO4),IrO2 NRs在10 mA cm?2電流密度下的OER過電位為205 mV,Tafel斜率為46.2 mV dec?1,優(yōu)于C-IrO2催化劑(98 mV,97.3 mV dec?1)。 研究人員還收集了電流密度為20 mA cm?2時(shí)的IrO2 NRs產(chǎn)生的氧氣,在120分鐘內(nèi)氧氣的法拉第效率保持在95.0%以上,說明該催化具有優(yōu)異的OER活性。此外,單斜IrO2 NRs還具有很高的穩(wěn)定性,其在10 mA cm?2電流密度下能夠連續(xù)運(yùn)行約500000秒,過電位增加可忽略不計(jì)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果表明,對(duì)于傳統(tǒng)的金紅石IrO2催化劑,其傾向于強(qiáng)烈結(jié)合O的中間體,并且由于其高d帶中心(或更低的O 2p帶)導(dǎo)致低OER活性;所制備的IrO2 NRs的暴露的Ir原子具有比金紅石IrO2的更低的d帶(或更高的O 2p帶)中心,這有助于OER中間體的弱吸附,使得四電子OER過程自我調(diào)控的到一個(gè)平衡的自由能分布與低過電位,因此其具有較高的OER活性。 總的來說,該項(xiàng)工作中所提出的明確的金屬氧化物帶狀納米結(jié)構(gòu)將為下一代固體催化劑的設(shè)計(jì)提供了思路,并為深入理解結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系提供依據(jù)。 Iridium Oxide Nanoribbons with Metastable Monoclinic Phase for Highly Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36833-1 原創(chuàng)文章,作者:Gloria,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/09/b8647474f0/ 催化 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 ?港城大/深大Angew: HEA引入金屬間納米顆粒,促進(jìn)NO3?電還原為NH3 2024年5月21日 歐陽明高/王莉/馮旭寧Joule: 減少電池?zé)崾Э兀刂七€原性氣體是關(guān)鍵! 2023年10月7日 AFM:自極化分子鐵電體正極包覆層助力高性能全固態(tài)鋰電池 2023年10月14日 EES:電池成本預(yù)測:回顧方法和結(jié)果,展望2050年 2023年11月1日 意外發(fā)現(xiàn):反應(yīng)容器幾何形狀可影響納米結(jié)構(gòu)生長! 2023年11月27日 北大郭少軍Nat. Commun.: 無機(jī) Cs2SnI6鈣鈦礦上單原子Pt-I3位點(diǎn)用于高效光催化產(chǎn)氫 2023年10月13日