美國普林斯頓大學(xué)Bruce E. Koel團(tuán)隊(duì)報(bào)道了鉿改性提高氧化銥析氧反應(yīng)活性。相關(guān)研究成果于2021年9月1日發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì)雜志》。

合成和使用高活性、穩(wěn)定且價(jià)格合理的析氧反應(yīng)電催化劑（OER）是開發(fā)高效節(jié)能且經(jīng)濟(jì)可行的能量轉(zhuǎn)換裝置（如電解槽、可充電金屬空氣電池和再生燃料電池）的主要挑戰(zhàn)。目前用于OER的基準(zhǔn)電催化劑基于氧化銥（IrOx），因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能和優(yōu)異的穩(wěn)定性。然而，由于IrOx豐度低且成本高，因此大規(guī)模應(yīng)用IrOx是不切實(shí)際的。

該文中，研究人員報(bào)道了一種用于OER的高活性鉿改性氧化銥（IrHfxOy）電催化劑。IrHfxOy電催化劑在堿性條件下（pH=11）的活性比IrOx電催化劑高十倍，在酸性條件下（pH=1）的活性高四倍。IrHfxOy催化劑在酸性條件下的最高固有質(zhì)量活性計(jì)算為6950 A gIrOx–1，過電位（η）為0.3 V。綜合利用操作數(shù)表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）和DFT計(jì)算研究表明，對(duì)于IrOx和IrHfxOy催化劑，OER的活性位點(diǎn)都是Ir–O物種。Hf位的存在導(dǎo)致附近O位上更多的負(fù)電荷態(tài)，縮短Ir–O的鍵長，并降低OER中間體的自由能，從而加速OER過程。