氫氣被認(rèn)為是未來(lái)人類社會(huì)最理想的能源載體，相應(yīng)的氫能產(chǎn)業(yè)備受各個(gè)國(guó)家的重視。其中質(zhì)子交換膜（PEM）水電解制氫技術(shù)具有工作電流密度高且能夠適應(yīng)可再生資源發(fā)電波動(dòng)性，被認(rèn)為是極具前景的電解水制氫技術(shù)。然而，目前市售銥基催化劑的催化活性和穩(wěn)定性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足大規(guī)模商業(yè)化電解水產(chǎn)氫的要求，而且Ir在地球上的存儲(chǔ)稀缺，因此，降低Ir的用量并提升催化活性和穩(wěn)定性成為PEM水電解制氫領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
針對(duì)此，我們?cè)O(shè)計(jì)了表面部分氧化的Au@AuIr2核殼合金納米催化劑。采用核-殼的合金結(jié)構(gòu)可以使Ir原子暴露在催化劑表面從而實(shí)現(xiàn)最大化的原子利用率，Au作為核不僅能夠有效調(diào)節(jié)Ir的電子態(tài)從而提升催化性能，而且還能夠極大的延長(zhǎng)使用壽命。理論計(jì)算的結(jié)果表明部分氧化的Au@AuIr2核殼合金納米顆粒具有更高效析氧反應(yīng)的催化性能。Au@AuIr2核殼合金同時(shí)作為水分解的陽(yáng)極析氧反應(yīng)和陰極析氫反應(yīng)的雙功能催化劑，僅需1.55V的工作電壓就能夠?qū)崿F(xiàn)10 mA/cm2的電流密度，活性長(zhǎng)達(dá)40小時(shí)，優(yōu)于多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的雙功能催化劑以及市售催化劑的性能。該研究成果表明，通過表面氧化和材料組成的合理設(shè)計(jì)可以使不同中間體的結(jié)合達(dá)到平衡，有利于優(yōu)化催化性能及提升催化劑的使用壽命。
In this article, Rong Cao and coworkers reported novel core-shell structure NPs with Au core and AuIr2 alloy shell (Au@AuIr2) for water splitting in acidic media. The catalyst showed many times higher activity toward oxygen evolution reaction (OER) than the commercial Ir catalyst. The work is innovative and the manuscript is well written.
中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences
Significant Enhanced Overall Water Splitting Performance by Partial Oxidation of Ir through Au Modification in Core-Shell Alloy Structure
2021,?Vol.?143,?No.?12,?4639-4645
https://doi.org/10.1021/jacs.0c12740
