标题：ConfiningHigh-ValenceIridiumSingleSitesontoNickelOxyhydroxideforRobustOxygenEvolution
第一作者：QunHe
通讯作者：LiSong
通讯单位：中国科学技术大学
研究内容
提高基于铱（Ir-）的析氧反应（OER）催化剂的活性和稳定性在实践中具有重要意义。在这里，作者报告了一种富含空位的氢氧化镍稳定的Ir单原子催化剂(Ir1?Ni(OH)2)，它在小时内实现了长期OER稳定性，并且比商业IrO2在碱性介质中的质量活性高得多。原位X射线吸收光谱分析证明了催化剂在OER中的明显结构重构。结果形成了活性结构，其中富含高价和外围氧配体的Ir位点被限制在羟基氧化镍表面上。此外，雾化Ir的精确引入不仅克服了Ir的大范围溶解和团聚，而且抑制了底物在OER中的溶解。理论计算进一步解释了Ir单原子的活化和高价Ir促进氧的生成，它们揭示了吸附OH的去质子化过程是速率决定性的。
要点1
在此，作者将5.81wt%的Ir引入到富含镍空位的β-Ni(OH)2(V-Ni(OH)2)纳米片中，获得了Ir单原子催化剂。可以通过相同的合成程序制备具有不同负载比（2.60-9.11wt%）的不同单原子催化剂，并标记为M1-Ni(OH)2，其中M代表Ir、Pd、Rh、Ru、Mo或W。
要点2
电化学OER测量表明，获得的Ir1-Ni(OH)2可以实现比商业IrO2更高的质量活性和超过小时的长期稳定性。
要点3
细致的光谱和微观表征证实，精确受限的Ir单原子可以发生明显的结构重构，形成稳定的高价Ir位点，与丰富的外围氧配体协调，减轻底物的溶解，从而实现稳健的氧析出。进行密度泛函理论(DFT)计算以了解OER中Ir单位点的活化过程和催化机制。
图1.(a)Ir1-Ni(OH)2合成示意图。(b)V-Ni(OH)2和Ir1-Ni(OH)2的典型XRD图谱。(c)Ir1-Ni(OH)2的HAADF-STEM图像。(d)Ir1-Ni(OH)2的元素映射。(e-g)Ir1-Ni(OH)2的Ir4f、Ni2p和Cl2p的XPS光谱
图2.(a)Ir1-Ni(OH)2、V-Ni(OH)2和IrO2的LSV曲线。(b)Ir1-Ni(OH)2、V-Ni(OH)2和IrO2的Tafel斜率。(c)Ir1-Ni(OH)2、IrO2和最近报道的Ir基OER电催化剂的质量活性。(d)Ir1?Ni(OH)2和IrO2在30mAcm?2下的长期OER测试。
图3.(a)在不同电位下测量的IrL3-edgeXANES光谱。(b)Ir的价态作为不同电位下白线位置的函数。价态是根据Ir箔(0)、IrCl3(+3)和IrO2(+4)标准计算的。(c)在IrL3-edge收集的k3加权EXAFS拟合光谱。(d)电化学结构重建过程的直接图。
图4.(a,b)Ir单点装饰V-Ni(OH)2模型中Ir-Cl和Ir-OH配位的Bader电荷分析。(c)在Ir1-NiOOH上优化的OER中间体。红色、淡紫色、白色和蓝色的球体分别表示O、Ni、H和Ir（反应位点）原子。(d)Ir1-NiOOH和IrO2()的OER机理相对于理想催化剂的计算自由能图。
参考文献
QunHe,SicongQiao,QuanZhou,YuzhuZhou,HongweiShou,PengjunZhang,WenjieXu,DaobinLiu,ShuangmingChen,XiaojunWu,andLiSong.ConfiningHigh-ValenceIridiumSingleSitesontoNickelOxyhydroxideforRobustOxygenEvolution.NanoLett.,.
DOI：10./acs.nanolett.2c
投稿请联系：SAC_XAFS
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