铪改性提高氧化铱析氧反应活性

美国普林斯顿大学Bruce E. Koel团队报道了铪改性提高氧化铱析氧反应活性。相关研究成果于2021年9月1日发表在《美国化学会杂志》。

合成和使用高活性、稳定且价格合理的析氧反应电催化剂（OER）是开发高效节能且经济可行的能量转换装置（如电解槽、可充电金属空气电池和再生燃料电池）的主要挑战。目前用于OER的基准电催化剂基于氧化铱（IrOx），因为其优越的性能和优异的稳定性。然而，由于IrOx丰度低且成本高，因此大规模应用IrOx是不切实际的。

该文中，研究人员报道了一种用于OER的高活性铪改性氧化铱（IrHfxOy）电催化剂。IrHfxOy电催化剂在碱性条件下（pH=11）的活性比IrOx电催化剂高十倍，在酸性条件下（pH=1）的活性高四倍。IrHfxOy催化剂在酸性条件下的最高固有质量活性计算为6950 A gIrOx–1，过电位（η）为0.3 V。综合利用操作数表面增强拉曼光谱（SERS）和DFT计算研究表明，对于IrOx和IrHfxOy催化剂，OER的活性位点都是Ir–O物种。Hf位的存在导致附近O位上更多的负电荷态，缩短Ir–O的键长，并降低OER中间体的自由能，从而加速OER过程。