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吉大鄒曉新ACS Catal.: 具有高活性和穩(wěn)定的層狀質(zhì)子化銥酸鹽納米片用于酸性析氧

基于Ir的鈣鈦礦氧化物在酸性介質(zhì)中具有優(yōu)異的析氧反應(yīng)(OER)性能，但它們通常在OER過程中會發(fā)生表面非晶化而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定(例如，嚴(yán)重的Ir浸出)，這限制了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

近日，吉林大學(xué)鄒曉新課題組將Ruddlesden-Popper層狀鈣鈦礦Sr₂IrO₄剝離成具有鈣鈦礦框架的質(zhì)子化膠體納米片(HION)，并用于酸性條件下析氧反應(yīng)。

HION材料完全質(zhì)子化，保留了層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并在水中形成穩(wěn)定的膠體分散體。這些質(zhì)子化納米片的形態(tài)完整性和高分散性使得能夠以超低Ir負(fù)載水平(30 μg cm^-2)在集流體上輕松制造高性能催化劑沉積物。HION催化劑沉積物的活性比IrO₂高約10倍，同時在OER過程中經(jīng)歷幾乎同樣多的Ir溶解。

實驗和理論結(jié)果還表明，質(zhì)子化納米片表面的羥基參與OER的催化循環(huán)，其層狀鈣鈦礦框架提供了具有合適電子結(jié)構(gòu)的有效Ir活性位點，從而使得催化劑具有高內(nèi)在活性。這些結(jié)果進(jìn)一步證明了通過良好的鈣鈦礦骨架保存來平衡鈣鈦礦基OER催化劑的催化活性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的可行性。

Protonated Iridate Nanosheets with a Highly Active and Stable Layered Perovskite Framework for Acidic Oxygen Evolution. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c01241

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