OER是基于O2的重要電化學反應之一,為水裂解和CO2還原等將電能轉化為燃料或化學品的體系提供質子和電子,尤其在燃料電池,電解池等可重復利用的新能源領域意義重大。
限制其性能提高和阻礙其商業化的一個主要問題在于:反應動力學太慢!
1)目前已知最好的OER催化劑要想達到10 mA cm-2 oxide的比活性,至少需要320 mV以上的過電位。
2)尤其是在在酸性電解質中,僅有IrOx和RuOx這2類催化劑可以在750 mV以下的過電位下達到5 mA cm-2oxide的比活性。
有鑒于此,Seitz等人報道了一種在酸性電解質中具有高活性和高穩定性的OER催化劑:IrOx/SrIrO3。
圖1. 電化學活性
研究人員發現,在電化學測試過程中,SrIrO3表面層中會發生Sr浸出,DFT計算表明,在Sr浸出,留下IrO3或者銳鈦礦型IrO2圖案的過程中,形成了高活性的表面層。
在酸性電解液中連續測試30 h的結果表明,這種IrOx/SrIrO3催化劑的比活性為 10 mA cm-2oxide(OER電流歸一化為催化劑比表面積),過電位為270-290 mV。比已知的IrOx和RuOx催化體系在酸性電解質中的OER性能都要優越!
圖2. OER理論分析
圖3. 材料表征
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