Nature Commun：氯离子动态吸附改善Ir单原子电解海水性能

纳米技术

2024-03-05

电解海水是一种符合经济效益和可再生需求，并且能够进行扩大生产的绿色制氢技术。Cl^-对阳极腐蚀作用是电解海水商业化面临的挑战。

有鉴于此，北京化工大学孙晓明、邝允、香港城市大学刘彬等报道设计一种与传统催化剂不同的能够阻碍Cl^-吸附的催化剂，这种催化剂在CoFe-LDH上修饰Ir单原子调节Cl^-吸附，并且实现调节单原子Ir位点的电子结构，构筑独特的Ir-OH/Cl配位环境用于碱性电解海水。

本文要点

（1）

通过原位表征和理论计算结果说明，Ir-OH/Cl的独特配位结构有助于将OER活化能降低1.93倍，Ir/CoFe-LDH在6 M NaOH+2.8 M NaCl电解液的表现优异的OER电催化活性，过电势为202 mV，TOF达到7.46 O₂ s^-1，这个性能优于不含Cl^-的6 M NaOH（过电势为236 mV，TOF为1.05 O₂ s^-1）。在连续1000 h的高电流密度（400-800 mA cm^-2）进行电催化反应，选择性和稳定性保持100 %。

（2）

通过原位实验和理论计算分析，说明Cl-离子在OER电催化反应过程中动态吸附在Ir单原子位点，这能够显著降低生成*OOH的能垒（该步骤为电催化OER的决速步骤），从而显著提高OER催化活性，同时保持竞争性的ClOR反应在较高的能垒。

参考文献

Duan, X., Sha, Q., Li, P. et al. Dynamic chloride ion adsorption on single iridium atom boosts seawater oxidation catalysis. Nat Commun 15, 1973 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-46140-y

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46140-y