具有氧空缺的半孔ATO作为一个杰出的IRO2 支持促进PEM水电解中的氧进化反应
Zuobo Yang1, Xiaokuan Wu1, Leilei Cai1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|August 14, 2025
概括
研究人员使用半孔抗氧化锡氧化物 (ATO) 支器开发了耐用的催化剂. 这些先进的催化剂在质子交换膜水电解 (PEMWE) 中表现出色,即使在超低负载下也是如此.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 开发高效和稳定的催化剂对于电化学应用,如水电解,至关重要.
- 基于的催化剂是高效但昂贵的,需要减少负载的策略.
- 半孔材料提供增强的表面积和质量传输,有利于催化应用.
研究的目的:
- 开发高性能和耐用支持的以为基础的催化剂,使用新型介质氧化 (ATO) 支持.
- 研究ATO支特性,如孔径大小和氧气空缺,对催化剂性能的影响.
- 评估这些催化剂对高效的质子交换膜水电解 (PEMWE) 的潜力.
主要方法:
- 用Pt催化氧化碳模板去除方法制备可调节孔径 (5-12 nm) 的中孔性ATO支.
- 在ATO催化剂上支持氧化物 (IrO2) 的合成.
- 氧化演化反应 (OER) 催化剂的电化学表征和PEMWE性能.
- 密度功能理论 (DFT) 计算以了解氧化物支持相互作用 (SOSI).
主要成果:
- 半孔ATO支持表现出高导电性,大表面积和丰富的氧气空缺.
- 支持ATO的IrO2催化剂在0.3mgcm-2 Ir负载 (1.75V@2Acm-2) 时表现出超高的OER性能和卓越的PEMWE效率.
- 在超低IR负荷 (0.05毫克/厘米-2),达到1.8V@2A/厘米-2的条件下,取得了出色的性能,这归因于ATO的结构和氧气空缺.
结论:
- 导电性半孔ATO支显著提高了支的催化剂的活性和耐用性.
- 在优化催化剂性能方面,ATO支的孔隙结构和氧气空缺起着至关重要的作用.
- 这项工作为开发具有成本效益的低催化剂提供了一个有希望的战略,用于高效的水电解.
