通訊作者：鄭旭升博士、孫文平博士

通訊單位：中國科學技術大學、伍倫貢大學

成果一覽

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高效電解水非常需要開發用于析氧反應（OER）的高活性和穩定性的電催化劑。酸性條件下對OER電催化劑具有更高的穩定性要求，需要具有極高的化學穩定性以防止腐蝕和氧化。

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近日，伍倫貢大學的孫文平博士和中科學技術大學的鄭旭升博士報道了OER電催化劑的最新研究進展。

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本研究設計了新的氧化銥/石墨碳氮化物（IrO2/GCN）異質結構，其中低配位的IrO2納米顆粒被限制在超親水和高度穩定的石墨碳氮化合物（GCN）納米片上，該催化劑在酸性條件下表現出優異的OER性能。

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多功能GCN納米片不僅確保了IrO2納米顆粒的均勻分布，而且賦予異質結構催化劑體系超親水表面，可以最大程度的暴露活性位點促進質量擴散。由于IrO2和GCN之間的強相互作用，Ir原子的配位數減少，導致晶格應變和Ir位點周圍的電子密度增加，從而調節催化劑表面和反應中間體之間的相互作用，進而調控電催化活性。

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圖文導讀

圖1 IrO2/GCN催化劑合成示意圖及形貌結構表征

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圖2 IrO2/GCN催化劑XPS圖

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圖3 IrO2/GCN催化劑電催化性能

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圖4 IrO2/GCN催化劑電學性能表征

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圖5 IrO2/GCN催化劑全裂解水性能

本文合成的IrO2/GCN異構結構將IrO2納米顆粒限制在超親水和高度穩定的GCN納米片上，實現有效的水分解。GCN獨特的C位點，特別是富含N的配位環境誘導IrO2和GCN之間的強相互作用，最終調節具有低配位數的Ir活性位點的電子結構。同時，多功能GCN納米片賦予異質結構催化劑體系超親水表面和豐富穩定的活性位點。

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這項工作不僅證明了通過異質結構工程策略將所有有利特性結合在一個催化劑體系中的可行性，而且為各種應用的高效電催化劑的合理設計和開發提供了新的思路。

文獻信息

Low-Coordinated Iridium Oxide Confined on Graphitic Carbon Nitride for Highly Efficient Oxygen Evolution

(Angewandte Chemie International Edition，2019，DOI: 10.1002/anie.201907017)

原文鏈接

http://dx.doi.org/10.1002/ange.201907017