9R-BaIrO₃から発生した酸性酸素の活性層構造の識別

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• カタリシス

背景:

• イリジウムベースのペロブスキットは,酸性環境における酸素進化反応 (OER) 触媒の有望性を示しています.
• しかし,低イリジウム質量活動と未確認の活性層構造は,その適用を制限する.
• 酸性OERの効率的で安定した電気触媒の開発は,エネルギー変換技術にとって極めて重要です.

研究 の 目的:

• 酸性OERのための高活性イリジウムベースのペロブスキート触媒を合成し,特徴づけること.
• 構造-活性関係と,触媒処理中の活性部位の進化を明らかにする.
• OERの先端の電気触媒の工学に関する洞察を提供すること.

主な方法:

• 9R-BaIrO3 (IrO2/9R-BaIrO3) に固定された1nmのIrO2ナノ粒子を溶液カルシネーションと酸処理で合成する.
• OER活動と超電位決定を含む電気化学測定
• スキャニング伝送電子顕微鏡 (STEM),X線吸収光譜 (XAS),X線光電子光譜 (XPS) を用いた高度な特徴付け.

主要な成果:

• IrO2/9R-BaIrO3触媒は,IrO2の16倍の168 A gIr-1の高いイリジウム質量活性を達成しました.
• 10 mA cm-2のジオ触媒電流密度に到達するには,230 mVの低い超電位が必要でした.
• In-situ特徴は,金属伝導性を高めるIrO6オクターエドールトリマーから派生した無形なIr5+Ox種への活性部位の進化を明らかにした.

結論:

• 設計されたIrO2/9R-BaIrO3触媒は,無形なIr5+Ox種の含有量と伝導性の向上により,酸性OERの性能が優れている.
• この研究は,ペロブスキート電触媒の活性部位のダイナミックな進化に関する重要な洞察を提供します.
• この研究は,OERの要求の高いアプリケーションのための高度な活性ナノ触媒の設計のための有望な戦略を示しています.