電催化水氧化在可再生能源生產(chǎn)和儲(chǔ)存技術(shù)中起著關(guān)鍵作用。然而，由于催化劑的高度氧化和電解質(zhì)的腐蝕性，大多數(shù)OER電催化劑在酸性條件下都不能保持穩(wěn)定。與此同時(shí)，與堿性電解槽相比，質(zhì)子交換膜電解槽在整體水分解方面顯示出許多優(yōu)點(diǎn)，并且在實(shí)際應(yīng)用中顯示出更大的潛力。因此，在酸性介質(zhì)中開(kāi)發(fā)高效、穩(wěn)定的水氧化電催化劑是一個(gè)具有吸引了的課題。
近日，西北工業(yè)大學(xué)瞿永泉、馬媛媛和香港城市大學(xué)Johnny C. Ho等采用一種簡(jiǎn)便的靜電紡絲合成方法，制備了高活性、高穩(wěn)定性的非晶態(tài)IrOx/CeO2納米線電催化劑。
電化學(xué)性能測(cè)試顯示，最優(yōu)的IrOx/CeO2-0.6催化劑在0.5 M H2SO4中電流密度為10 mA cm-2時(shí)的過(guò)電位為220 mV，Tafel斜率為63 mV dec-1(交換電流密度j0=16.8 μA cm-2)。
此外，研究人員發(fā)現(xiàn)CeO2作為電子緩沖器，在OER反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)表面弛豫來(lái)調(diào)節(jié)和控制Ir的氧化狀態(tài)，這種電子緩沖阻止了*O中間體中的Ir物種處于高氧化和高能的Ir6+態(tài)，降低了OER反應(yīng)的能壘。
研究人員利用ICP-MS對(duì)在i-t測(cè)試期間的電解質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。IrOx/CeO2-0.6催化劑在連續(xù)運(yùn)行1.5、10、50和100小時(shí)分別表現(xiàn)出很低的Ir溶出率，分別為Ir的0.78%、1.23%、1.56%、1.83%和2.64%，這優(yōu)于商業(yè)c-IrOx以及大多數(shù)先前報(bào)道的基于Ir的電催化劑。并且Ir的溶出主要發(fā)生在前期，后期趨于減少。
通過(guò)測(cè)量雙電層的電容，可以得出結(jié)論: Ce的溶解導(dǎo)致催化劑電化學(xué)活性面積的增加，這可歸因于更多暴露的Ir活性中心。因此，CeO2作為電子緩沖器抑制了Ir的溶解，提高了催化劑的電化學(xué)活性面積，使IrOx/CeO2-0.6催化劑具有較高的穩(wěn)定性。
Highly Active and Stable Amorphous IrOx/CeO2 Nanowires for Acidic Oxygen Evolution. Nano Energy, 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107960
