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Lanthanides Regulated the Amorphization-Crystallization of IrO2 for Outstanding OER Performance.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-07-13 , DOI: 10.1021/acsami.0c08969 Chenglong Ma 1 , Wei Sun 2 , Waqas Qamar Zaman 3 , Zhenhua Zhou 1 , Hao Zhang 1 , Qicheng Shen 1 , Limei Cao 1 , Ji Yang 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-07-13 , DOI: 10.1021/acsami.0c08969 Chenglong Ma 1 , Wei Sun 2 , Waqas Qamar Zaman 3 , Zhenhua Zhou 1 , Hao Zhang 1 , Qicheng Shen 1 , Limei Cao 1 , Ji Yang 1
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Research has been focused on regulating the amorphous surface of Ir-based materials to achieve a higher oxygen evolution reaction (OER) activity. The IrOx amorphous layer is generally considered to be substantial enough to break the limitation created by the conventional adsorbate evolution mechanism (AEM) in acidic media. In this work, we used lanthanides to regulate IrOx amorphization–crystallization through inhibiting the crystallization of iridium atoms in the calcination process. The chosen route created abundant crystalline–amorphous (c-a) interfaces, which greatly enhanced the charge transfer kinetics and the stability of the materials. The mass activity of iridium in the synthesized IrO2@LuIr1–nOx(OH)y structure reached 128.3 A/gIr, which is 14.6-fold that of the benchmark IrO2. All the IrO2@LnIr1–nOx(OH)y (Ln = La–Lu) structures reflected 290–300 mV of overpotential at 10 mA/cmgeo2. We demonstrate that a highly active c-a interface possesses an efficient charge transfer capability and is conducive to the stability of the activated oxygen species. The surface-activated oxygen species and the tensile strain [IrO6] octahedron regulated by lanthanides are synergistically beneficial for increasing the intrinsic OER activity. Our research findings introduce c-a interface generation by the regulation of lanthanides as a new method for the rational design of robust OER catalysts.
中文翻译：
镧系元素调节了IrO2的无定形结晶，以实现出色的OER性能。
研究已经集中在调节Ir基材料的非晶表面上，以实现更高的氧释放反应（OER）活性。通常认为IrO x非晶层足够坚固，可以打破酸性介质中常规吸附物逸出机理（AEM）产生的限制。在这项工作中，我们使用镧系元素通过抑制煅烧过程中铱原子的结晶来调节IrO x非晶化-结晶。选择的途径产生了丰富的结晶-非晶（ca）界面，这大大提高了电荷转移动力学和材料的稳定性。铱在IrO 2 @LuIr 1– n中的质量活度O x（OH）y结构达到128.3 A / g Ir，是基准IrO 2的14.6倍。所有的IrO 2 @LnIr 1– n O x（OH）y（Ln = La–Lu）结构在10 mA / cm geo 2处反射了290–300 mV的过电势。我们证明，高活性的ca界面具有有效的电荷转移能力，有利于活性氧的稳定性。表面活化的氧种类和拉伸应变[IrO 6镧系元素调节的八面体对于增加固有OER活性具有协同作用。我们的研究结果介绍了通过调节镧系元素生成ca界面的方法，作为合理设计耐用的OER催化剂的新方法。
更新日期：2020-08-05
中文翻译：
镧系元素调节了IrO2的无定形结晶，以实现出色的OER性能。
研究已经集中在调节Ir基材料的非晶表面上，以实现更高的氧释放反应（OER）活性。通常认为IrO x非晶层足够坚固，可以打破酸性介质中常规吸附物逸出机理（AEM）产生的限制。在这项工作中，我们使用镧系元素通过抑制煅烧过程中铱原子的结晶来调节IrO x非晶化-结晶。选择的途径产生了丰富的结晶-非晶（ca）界面，这大大提高了电荷转移动力学和材料的稳定性。铱在IrO 2 @LuIr 1– n中的质量活度O x（OH）y结构达到128.3 A / g Ir，是基准IrO 2的14.6倍。所有的IrO 2 @LnIr 1– n O x（OH）y（Ln = La–Lu）结构在10 mA / cm geo 2处反射了290–300 mV的过电势。我们证明，高活性的ca界面具有有效的电荷转移能力，有利于活性氧的稳定性。表面活化的氧种类和拉伸应变[IrO 6镧系元素调节的八面体对于增加固有OER活性具有协同作用。我们的研究结果介绍了通过调节镧系元素生成ca界面的方法，作为合理设计耐用的OER催化剂的新方法。
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