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?化學所/清華JACS：非常規雙向壓縮應變Ni-Ir界面，協同促進堿性氫氧化反應

堿性氫氧化反應(HOR)涉及吸附的氫(H_ad)和羥基(OH_ad)物質的偶聯，因此堿性HOR速率遠低于酸性HOR(數量級)。根據Sabatier原理，開發對兩種反應中間體具有適當結合能的電催化劑對于加速HOR至關重要，但實現該目標仍具有挑戰性。近日，中科院化學研究所胡勁松和清華大學張亮等首次提出了一個非常規的雙邊壓縮應變Ni-Ir界面(Ni-Ir(BCS))作為有效的協同HOR位點，以協調H_ad和OH_ad物種的吸附和活化。

密度泛函理論(DFT)計算表明，在較小的Ni晶格中，Ir晶格受到壓縮，而較大的Ir晶格將周圍的Ni原子推開，導致界面處發生雙向壓縮應變。在HOR過程中，Ir組分和Ni組分分別作為HOR的H_ad和OH_ad吸附位點，Ir的顯著壓縮應變和從Ni到Ir電子轉移的配體效應將Ir中心的過強HBE減弱到中等水平。

同時，鄰近Ni中心的壓縮應變減弱了不利的OHBE(由配體效應引起)，促進了OH_ad物種的反應和解吸。此外，吉布斯自由能和動力學能壘計算表明，H_ad和OH_ad的協同減弱吸附顯著優化了它們的耦合熱力學和動力學。

然后，通過在石墨烯負載的高密度Ni納米晶的晶格中嵌入亞納米級的Ir原子團簇成功構建了Ni-Ir(BCS)/G。亞納米尺寸和表面組裝形成了豐富的協同壓應變位點，同時Ir團簇在非遷移性Ni納米晶中的錨定穩定了異質界面。

結果表明，所構建的Ni-Ir (BCS)/G材料具有優異的HOR性能，其質量活性分別是工業Ir/C和Pt/C的7.95倍和2.88倍，并具有良好的長期耐久性和優異的CO耐受性。總的來說，該項工作詳細闡述了HOR過程中涉及的協同吸附和多反應物活化，這為合理設計高效的HOR電催化劑提供了思路。

Unconventional Bilateral Compressive Strained Ni–Ir Interface Synergistically Accelerates Alkaline Hydrogen Oxidation. Journal of the American Chemical Society, 2023. DOI: 10.1021/jacs.3c02487

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