Science：高效酸性OER催化剂！

OER是基于O₂的重要电化学反应之一，为水裂解和CO₂还原等将电能转化为燃料或化学品的体系提供质子和电子，尤其在燃料电池，电解池等可重复利用的新能源领域意义重大。

限制其性能提高和阻碍其商业化的一个主要问题在于：反应动力学太慢！

1）目前已知最好的OER催化剂要想达到10 mA cm^-2 oxide的比活性，至少需要320 mV以上的过电位。

2）尤其是在在酸性电解质中，仅有IrO_x和RuO_x这2类催化剂可以在750 mV以下的过电位下达到5 mA cm^-2oxide的比活性。

  

有鉴于此，Seitz等人报道了一种在酸性电解质中具有高活性和高稳定性的OER催化剂：IrO_x/SrIrO₃。

 

 

图1. 电化学活性

 

研究人员发现，在电化学测试过程中，SrIrO₃表面层中会发生Sr浸出，DFT计算表明，在Sr浸出，留下IrO₃或者锐钛矿型IrO₂图案的过程中，形成了高活性的表面层。

在酸性电解液中连续测试30 h的结果表明，这种IrO_x/SrIrO₃催化剂的比活性为 10 mA cm^-2oxide（OER电流归一化为催化剂比表面积），过电位为270-290 mV。比已知的IrO_x和RuO_x催化体系在酸性电解质中的OER性能都要优越！

 

 

图2. OER理论分析

 

 

图3. 材料表征

 

 

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Linsey C. Seitz, Thomas F. Jaramillo et al. A highly active and stable IrO_x/SrIrO₃ catalyst for the oxygen evolution reaction. Science 2016, 353, 1011-1014.