嵌入式Ir─Ru单原子合金具有自我限制的图案,用于可持续的质子交换膜水电解
Shaoxiong Li1, Liming Deng1, Sung-Fu Hung2
1College of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, 210016, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|October 4, 2025
概括
这项研究引入了一种新的Ir-Ru单原子合金催化剂,嵌入到TiO2纳米线中,用于质子交换膜水电解. 催化剂表现出特殊的稳定性和高活性,这对于工业应用至关重要.
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:
- 质子交换膜水电解 (PEMWE) 需要具有低贵金属负载的酸稳定阳极电催化剂,以实现工业可行性.
- 当前的催化剂往往无法优化活跃站点的利用,从而限制了效率和耐用性.
研究的目的:
- 通过使用层次的原子组装策略,为PEMWE设计一种高度稳定和活跃的纳米催化剂.
- 通过将含量超低的Ir-Ru单原子合金集成到TiO2纳米线中来提高耐腐蚀性和催化性能.
主要方法:
- 层次化的原子组件,用于合成融入二氧化纳米线 (Ir1Ru/TiO2) 中的Ir-Ru单原子合金.
- 描述催化剂的结构,接口合和电子特性.
- 在PEMWE条件下进行电化学测试,以评估活性和长期稳定性.
主要成果:
- 通过减少Ru/Ir位点溶解和氧化,Ir1Ru/TiO2的格子嵌入结构显著提高了耐腐蚀性.
- 原子分散的Ir原子形成了稳定的,自我限制的Ru-O联结键,防止无形氧化物层的形成.
- 催化剂实现了 1971.5 A g ((Ir+Ru) -1) 的高初始质量活动.
- 在10 mA cm-2下经过3200多小时,在2 A cm-2下经过2000小时的稳定运行.
结论:
- 设计的Ir1Ru/TiO2纳米催化剂克服了现有系统的局限性,为PEMWE提供了卓越的稳定性和活性.
- 这种分层原子组装方法为设计低贵金属含量先进电催化剂提供了可行的策略.
