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IrO2 纳米粒子修饰的 Ir 掺杂 W18O49 纳米线具有用于质子交换膜电解的高质量比 OER 活性
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-01-30 , DOI: 10.1021/acsami.2c20529 Tianqing Yan 1, 2, 3 , Shiyi Chen 1, 2, 3 , Wendi Sun 1 , Yuezheng Liu 1 , Lun Pan 1, 2, 3, 4 , Chengxiang Shi 1, 2, 3, 4 , Xiangwen Zhang 1, 2, 3, 4 , Zhen-Feng Huang 1, 2, 3, 4 , Ji-Jun Zou 1, 2, 3, 4
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-01-30 , DOI: 10.1021/acsami.2c20529 Tianqing Yan 1, 2, 3 , Shiyi Chen 1, 2, 3 , Wendi Sun 1 , Yuezheng Liu 1 , Lun Pan 1, 2, 3, 4 , Chengxiang Shi 1, 2, 3, 4 , Xiangwen Zhang 1, 2, 3, 4 , Zhen-Feng Huang 1, 2, 3, 4 , Ji-Jun Zou 1, 2, 3, 4
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由于反应动力学缓慢,析氧反应 (OER) 严重限制了质子交换膜 (PEM) 电解槽的效率。IrO 2是目前常用的阳极催化剂,但由于价格昂贵,储量稀少,限制了其大规模应用。在此,我们报道了一种构建酸性 OER 催化剂的实用策略,其中通过浸没吸附分别在 W 18 O 49纳米线的表面和内部实现了氧化铱负载和铱元素本体掺杂。具体而言,W 0.7 Ir 0.3 O y在 10 mA·cm –2下,在 0.1 M HClO 4中的过电势为 278 mV 。质量活度 714.10 A·gIr –1 at 1.53 V vs. reversible hydrogen electrode (RHE) 是IrO 2的80倍,可稳定运行55 h。在PEM水电解装置中,其质量活性在2.0 V的电池电压下达到3563.63 A·g Ir –1 。这种改进的催化性能归因于以下几个方面:(1)铱和钨之间的电子传输有效地提高了催化剂的电子结构;(2)在W 18 O 49中引入铱通过元素体掺杂和纳米粒子支持增强的导电性和电化学活性表面积,导致活性位点的广泛暴露和增加的本征活性;(3)在OER过程中,体相中的部分铱元素析出,在表面形成氧化铱以保持稳定的活性。这项工作为设计低铱含量的析氧催化剂提供了一种新思路,可用于 PEM 电解槽的实际应用。
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更新日期:2023-01-30
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