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研究透视：Nature Energy-电催化材料
开发低成本、高性能的析氧反应催化剂，是实现聚合物电解质膜的水电解制氢的关键。铱基氧化物Iridium-based oxides，是最先进的酸性析氧反应催化剂，但仍然存在活性和稳定性不足的问题，并且铱的稀缺性，促使人们发现具有较低铱负载量的催化剂。今日，丹麦技术大学Jens K. Nørskov和Ib Chorkendorff团队在Nature Energy上发文，报道了一种质量选择的铱-钽氧化物mass-selected iridium–tantalum oxide催化剂，该催化剂由基于磁控管的簇源制备，其贵金属负载量大大低于商业IrO2催化剂。电化学/质谱仪结合同位素标记，来研究动态操作条件下的产氧速率，以说明副反应的发生，并量化表面活性位点数量。在320mV过电位下，小于2nm氧化铱钽纳米颗粒，质量活性为1.2±0.5kagir–1，转换频率为2.3±0.9s−1，分别是质量选择的IrO2的2倍和4倍。密度泛函理论计算表明，特殊铱配位和较低水分解自由能，可能是性能提高的原因。
图1：质量选择的IR–Ta NPs的制备和表征。
图2：监测金负载质量选择的Ir0.1Ta0.9O2.45 NPs上的氧释放。
图3：OER催化性能对比。
图4：质量选择的Ir0.1Ta0.9O2.45NPs的稳定性。
图5：质量选择的Ir0.1Ta0.9O2.45 NPs的EC-MS测定，表面活性位点和TOF值结合的同位素标记。