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質子交換膜水電解(PEMWE)具有包括高電流密度、特殊氣體純度和低電池電阻在內的一系列優點，被認為是在酸性電解環境中制氫的關鍵技術。然而，PEMWE的效能受到陽極側析氧反應(OER)緩慢動力學的限制，這阻礙了PEMWE的實際應用。

目前，用于酸性OER的電催化劑主要包括貴金屬銥(Ir)和釕(Ru)基的納米結構材料，但它們的高成本和長期電解過程中催化活性的降低限制了PEMWE的大規模應用。因此，開發在酸性環境中保持高活性和穩定性，同時使用較少貴金屬的催化劑至關重要。

基于此，電子科技大學江秋和劉芯言等利用熱沖擊法成功地合成了一種IrY合金。其中，快速加熱和冷卻過程不僅確保了快速合成，而且使催化劑顆粒在載體上均勻分布，巧妙地處理和解決了催化劑團聚問題。

性能測試結果顯示，在酸性條件下，該IrY合金在10 mA cm^?2電流密度下的OER過電位僅為255 mV，在300 mV過電位下的質量活性和周轉頻率(TOF)高達96.3 A g^?1和0.046 s^?1；并且，該催化劑在100 mA cm^?2電流密度下連續電解500小時過程中沒有發生明顯地活性下降，反應后材料的形貌和結構仍保持良好。

原位光譜表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，在電化學氧化過程中，IrY電催化劑的表面經歷了形成動態重構，導致在催化劑上形成Y摻雜的Ir基氧化物層，該殼層能夠有效抵抗電氧化和金屬的溶解，并且其是真正的OER活性位點。此外，密度泛函理論(DFT)計算表明，Y摻雜改變了Ir位點的電子結構，優化了對氧中間體(O *)的吸附，從而使得反應過電位降低，進一步增強了OER活性。

總的來說，該項工作所提出的合金化方法為實現催化劑設計中的原子級修飾提供了一種直接的策略，并且可以為開發更有效和經濟可行的OER催化劑及其他催化劑鋪平道路。

High-efficiency iridium-yttrium alloy catalyst for acidic water electrolysis. Advanced Energy Materials, 2024.

DOI: 10.1002/aenm.202304479

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?電子科大AEM：熱沖擊法合成IrY合金，有效催化酸性水電解

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