尺寸依赖的核心外精细结构和氧气进化活动的电化学IRO纳米粒子由冷电子显微镜揭示
Jingbo Xu1, Liang Chang1, Yinping Wei1
1Shenzhen Key Laboratory of Advanced Layered Materials for Value-added Applications, Institute of Materials Research, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, P. R. China.
ACS nano
|October 8, 2024
概括
无形氧化物 (IrO) 显示出增强的氧演化反应 (OER) 活性. 这项研究在氧化纳米颗粒的地下层中确定了电友性氧物种,解释了它们的大小依赖的催化性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 无形氧化物 (IrO) 与晶体IrO2相比,表现出优越的氧化演化反应 (OER) 电催化活性.
- 这种增强活动的确切起源和无形IronO的大小依赖性质仍然不完全理解.
- 一个关键的假设涉及近地表面的脱质氧物种,创造对OER催化至关重要的电友性质.
研究的目的:
- 为了阐明在无形氧化物中增强的OER活性的起源.
- 在无形的IrO纳米粒子 (NP) 中以高空间分辨率识别电友氧物种.
- 为了将无形的IrONP的尺寸依赖性质与其OER性能相关联.
主要方法:
- 使用了尺寸选择的无形IronO纳米粒子 (NP).
- 采用冷扫描传输电子显微镜 (cryo-STEM) 进行原子级成像.
- 结合冷STEM与电子能量损失光谱 (EELS) 进行同时的组成和电子结构分析.
主要成果:
- 观察到无形IronONP中不同的核心外结构取决于粒子大小,包括无形/水性IronONP和"金属Iron芯/亚静态IronO中间层/无形IronO外"结构.
- 直接识别的deprotonated,电友氧物种在substoichiometric IrO接口层.
- 建立了一个粒子大小效应,其中增加纳米粒子大小与增强的水氧化反应性相关.
结论:
- 在IrO接口层的地下电友氧物种直接负责增强的OER活动.
- 观察到的粒子大小对OER活动的影响归因于不同的纳米级结构和地下化学.
- 提供了关于纳米尺度基OER电催化剂中地下氧化学和表面反应性之间的关系的关键见解.
