研究內(nèi)容：
設(shè)計經(jīng)濟高效的電催化劑是開發(fā)質(zhì)子交換膜水電解槽的必要條件。在此，我們報道了一種由機械化學(xué)方法制備的鈷氧化物與銥單原子（Ir-Co3O4）催化劑。操作x射線吸收光譜顯示，在Ir原子的反應(yīng)過程中被部分氧化為活性Ir>4+，同時Ir和Co原子它們的橋接親電O配體作為活性位點，共同提高了性能。理論計算進(jìn)一步揭示了孤立的Ir原子可以有效地提高電導(dǎo)率，優(yōu)化能勢壘。因此，在酸性條件下，Ir-Co3O4表現(xiàn)出比IrO2明顯更高的質(zhì)量活性和周轉(zhuǎn)頻率。此外，催化劑的制備可以很容易地擴大到每批克級。目前的方法強調(diào)了構(gòu)建具有實際應(yīng)用的成本效益的金屬氧化物催化劑的概念。
要點一：
在這項工作中，作者采用了一種簡單而經(jīng)濟的策略，通過機械化學(xué)方法制備摻雜在尖晶石Co3O4中的原子分散的Ir原子（Ir-Co3O4）。通過引入微量的Ir（約為1.05%），Ir-Co3O4在電流密度為10 mA cm?2的酸性介質(zhì)中顯示出顯著的236 mV的OER過電位，明顯低于制備的Co3O4（412 mV）。在300 mV的過電位下，Ir-Co3O4的歸一化質(zhì)量活性和TOF值分別可以達(dá)到比商業(yè)IrO2高近兩個數(shù)量級。同時，在Co3O4的晶格中加入Ir單原子后，穩(wěn)定性也可以延長更長的時間。
要點二：
而隨著電壓升高而升高的價態(tài)表明，高價Ir和Co原子及其橋接的親電O配體都是活性位點，共同負(fù)責(zé)電化學(xué)反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移。密度泛函理論（DFT）計算表明，加入的Ir單原子可以提高電子電導(dǎo)率和降低反應(yīng)能壘，從而產(chǎn)生了較高的OER催化活性。
圖1.Ir-Co3O4的結(jié)構(gòu)表征。（a）Ir-Co3O4的SEM、(b) TEM、(c) AFM和(d) HR-TEM圖像。(c)中的插圖是Ir-Co3O44沿虛線的高度輪廓。（e）Ir-Co3O4的AC HAADF-STEM圖像和相應(yīng)的FFT圖像（插圖）。（f）在(e)中擴大的區(qū)域，其中Ir單個原子用圓圈標(biāo)記，以及(g)沿虛線矩形的強度輪廓。（h）(e)中所選區(qū)域的三維原子重疊高斯函數(shù)擬合映射。（i） AC HAADF-STEM圖像和相應(yīng)的Ir-Co3O4的元素映射。
圖2.Ir-Co3O4的電子和原子結(jié)構(gòu)分析。（a）Ir-Co3O4和IrO2的Ir 4f XPS光譜。（b）Ir-Co3O4和Co3O4的Co 2p XPS譜和(c)O1 s XPS譜。（d）在Ir-Co3O4
