电解水反应的能量转换效率受限于阴极的析氢反应（HER）和阳极的析氧反应（OER）的高过电势。目前，贵金属Pt被认为是最好的HER催化剂，Ir/Ru的氧化物被认为是最好的OER催化剂，但它们成本高且稳定性较差。进一步增强贵金属催化剂的活性和稳定性，同时降低其负载量是近年来的研究热点，近日，西南大学胡卫华教授课题组在该研究方向取得了新进展。
他们设计制备了负载于氮掺杂石墨烯上的铱（Ir）纳米颗粒（Ir@N-G-600）。该催化剂中Ir负载量低至6.98 μg cm-2，但在酸性和碱性介质中均表现出比Pt/C、RuO2、Ir/C等商业催化剂更优的HER、OER催化活性和寿命，在1.6 V槽压下实现稳定的10 mA cm−2电解水。进一步研究表明，该催化剂的高活性与稳定性归因于其中丰富的Ir-N配位，改变了Ir原子的电子结构，形成了更有利于HER、OER过程的电子构型。
图1. Ir@N-G-600催化剂的合成示意图
相关成果以“Electronic interaction boosted electrocatalysis of iridium nanoparticles on nitrogen-doped graphene for efficient overall water splitting in acidic and alkaline media”为题发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal (2021, 415, 129034)，第一作者为硕士研究生易凌亚，通讯作者为胡卫华教授，中国工程物理研究院姚运喜研究员为共同通讯作者。这一工作也是继Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9, 4213，ChemSusChem, 2021, 14, 730，Advanced Science, 2020, 7, 2001965，Advanced Functional Materials, 2020, 30, 2004009， Nano Energy 2019, 62, 117，Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7, 10534等前期工作后，该课题组在电解水催化方向取得的又一重要进展。
该研究工作得到国家自然科学基金面上项目的资助。
来源：西南大学
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129034
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