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Switching the Reaction Pathway to the Oxide Path for High‐Efficiency Acidic Oxygen Evolution

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作者
Guiren Xu,Lan Yang,Guoyu Huang,Tao Gan,Yuannan Wang,Ruyue Wang,Yinghuan Liu,Tianxu Jin,Wentong Wu,Lu Yue,Cheng Tang,Zhanfeng Deng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (1): e20553-e20553 被引量:2
标识
DOI:10.1002/anie.202520553
摘要

Understanding dynamic structure-activity relationships in the oxygen evolution reaction (OER) remains challenging due to electrocatalysts' structural complexity. Here, we employ Ca2IrO4-a model catalyst with exclusively edge-sharing IrO6 octahedra forming 1D chains-to decode mechanistic evolution through synergistic interplay between corrosion-resistant (110) and electrochemically activable (001) facets. With low (110) and (001) facet ratios, Ca2IrO4 (L-H-CIO) undergoes electrochemical activation to form an adaptively reconstructed structure, ultimately achieving exceptional OER performance-demonstrating a low overpotential of 279 mV at 10 mA cm-2 and 200-h stability without decay. The L-H-CIO-based PEMWE exhibits high electrocatalytic activity (1.78 V @ 2.0 A cm-2, 80 °C, 0.11 mgIr cm-2) at ampere-level current densities while demonstrating sustained stability beyond 500 h at 1.0 A cm-2. In situ characterization and theoretical calculations reveal that adaptive surface reconstruction drives a mechanistic transition from the adsorbate evolution mechanism (AEM) to the oxide path mechanism (OPM). This shift is structurally anchored by edge-sharing IrO6 octahedra reconstruction (Ir-Ir 2.8 Å) of the (001) surface, which simultaneously downshifts the Ir d-band center away from the Fermi level. The resultant weakened metal-intermediate covalency optimizes the adsorption-desorption equilibrium, conferring thermodynamic and kinetic advantages to OPM. Our work establishes adaptive coordination reconstruction as a universal strategy to engineer pre-catalysts that evolve into high-efficiency OER phases, providing a roadmap for next-generation catalyst design.
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