研究前沿：Nat. Nano.扭转应变氧化铱-质子交换膜电解槽酸性水氧化

酸性析氧反应，对于质子交换膜水分解电解槽至关重要，其受到高催化过电位和贵金属催化剂高负载的阻碍。今日，浙江大学张兴旺团队，美国威斯康星大学麦迪逊分校金松团队在Nature Nanotechnology上发文，提出了一种扭转应变的Ta0.1Tm0.1Ir0.8O2-δ 纳米催化剂，其具有许多晶界，在10mA cm - 2 下对 0.5 M H2SO4 中的析氧反应，表现出 198 mV 的低过电位。微观结构分析、X 射线吸收光谱和理论计算表明，晶界之间的协同效应，导致扭转应变的 Ir-O 键和掺杂诱导的配体效应，共同调节氧中间体的吸附能，从而提高催化活性。使用 Ta0.1Tm0.1Ir0.8O2-δ 纳米催化剂的质子交换膜电解槽，低质量负载为0.2 mg cm - 2 可以在 1.5 A cm - 2 下稳定运行 500 小时，估计成本为每公斤 1 美元H2，远低于美国能源部设定的目标（每公斤H2约2美元）。

图1：扭转应变纳米催化剂的合成和表征。

图2：各种催化剂的表面 XPS 和本体 XANES、EXAFS 分析。

图3：各种纳米催化剂在 0.5 M H2SO4 电解质中对OER 的电催化特性。

图 4：通过应变和掺杂调整 IrO2 - δ 的电子结构以增强 OER 活性。

图5 | 作为阳极催化剂在 0.5 M H2SO4 电解液中在50°C 的水分解 PEM 电解槽。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41565-021-00986-1

https://doi.org/10.1038/s41565-021-00986-1

本文译自“Nature Nanotechnology”。