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山大王安良Chem. Eng. J.: 微量Ir誘導協同電子和形態調節提高了寬pH范圍內Co NRAs OER性能

析氧反應(OER)在各種能量存儲和轉換裝置的發展中起著關鍵作用，科研人員能夠同時實現OER催化劑增強活性、改進穩定性和降低成本，但用于在廣泛pH范圍內析氧反應(OER)的電催化劑的探索仍然具有挑戰性。

近日，山東大學王安良團隊報道了一種摻入痕量Ir (1.0 at%)的分層Co納米棒陣列(NRA)催化劑(IrCo NRAs)，該催化劑具有優異的OER活性。

微量Ir的引入不僅導致形成包含內部納米棒和具有豐富晶格畸變的外部超薄納米片的分級結構，而且還調節了IrCo NRA的電子結構。分級IrCo NRA在很寬的pH范圍內表現出非凡的OER活性，在1.0 M KOH、0.5 M H₂SO₄和1.0 M磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中，電流密度為10 mA cm^-2時的過電位分別為257.3 mV、296.9 mV和 376.1 mV。

此外，分級IrCo NRA 在長期耐久性測試中顯示出優異的pH通用穩定性，催化活性幾乎沒有下降。

實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，微量Ir的摻入顯著降低了決速步的能壘，從而增強了 OER 活性。此外，引入Ir原子導致d帶中心接近費米能級，并加強了氧的中間體的吸附，這進一步提高了催化劑活性。

這項工作為設計高效OER催化劑開辟了一條新途徑，該催化劑在較寬的pH范圍內顯著減少了貴金屬的含量。

Synergistic Electronic and Morphological Modulation by Trace Ir Introduction Boosting Oxygen Evolution Performance over a Wide pH Range. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133577

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