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李玉良院士AEM：IrOx/石墨二炔量子点用于酸性水氧化

Nanoyu
2021-06-20



可持续能源（电解水制氢和氮/二氧化碳还原反应）方法和技术已成为人们收集清洁可再生能源以实现可持续无碳系统的核心技术，不幸的是，上述技术的整体效率在很大程度上受到了水氧化（析氧反应，OER）过程缓慢动力学的严重限制。近日，中科院化学研究所李玉良院士，薛玉瑞，Feng He报道了通过石墨二炔（GDY）诱导的原位可控生长合成的IrOx量子点（QDs）催化剂，以增强酸性电解质中的AOER活性。

文章要点

1）通过将铱（Ir）离子最大限度地吸附在作为成核位点的GDY上来增加QDs的密度，从而在GDY上原位控制生长IrOx QDs（IrOx QD/GDY）。GDY具有独特的多孔和富含乙炔的结构单元，这种合适的空间和金属原子与GDY之间不完全的电荷转移可以精确锚定金属原子，有利于QDs的聚集和稳定，从而产生多活性位点的表面结构。

2）实验结果显示，在电流密度为10 mA cm−2，塔菲尔斜率为70 mV dec−1的情况下，该催化剂表现出较高的AOER活性，相比于可逆氢电极（RHE），过电位仅为236 mV，优于已报道的AOER电催化剂。此外，研究人员还发现IrOx QD/GDY催化剂比Cc自负载型IrOx QDs更稳定。当同时用作酸性电解槽的阴极和阳极时，该催化剂的槽电压为1.49 V（vs RHE），远低于Pt/C||RuO2电偶和其他文献报道的电偶。

3）研究发现，IrOxQD/GDY催化剂具有较大的电化学活性表面积（ECSA）、较高的电导率和较快的电荷转移行为，大大提高了催化剂的活性和稳定性。

 

参考文献

Zhongqiang Wang, et al, Acidic Water Oxidation on Quantum Dots of IrOx/Graphdiyne, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101138

https://doi.org/10.1002/aenm.202101138




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