Strong Catalyst‐Support Interaction Stabilizes IrO x Nanoclusters for Efficient Acidic Oxygen Evolution

纳米团簇 材料科学 催化作用 析氧 氧气 化学工程 纳米技术 化学物理 结晶学 物理化学 有机化学 化学 电极 电化学 工程类
作者
Yang Liu,Haeseong Jang,Xiaoke Xi,Ying Zhong,Ruiguo Cao,Shuhong Jiao,Xiyu Li,Zhanwu Lei,Jing‐Li Luo
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (10) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202515920
摘要

Abstract Low‐loading iridium (Ir) catalysts hold great promise for the acidic oxygen evolution reaction (OER) due to their typically high Ir utilization and reduced cost. However, their practical application is limited by poor stability under the harsh acidic oxidative conditions of proton exchange membrane (PEM) water electrolysis. Here, a controlled structural transformation strategy is presented that converts an unstable LiCoO 2 ‐supported Ir single‐atom catalyst (Ir‐LiCoO 2 ) into a corrosion‐resistant Co 3 O 4 ‐supported IrO x nanocluster catalyst (IrO x /Co 3 O 4 ), significantly enhancing catalyst durability. Strong catalyst‐support interactions between IrO x and Co 3 O 4 facilitate charge transfer, thereby stabilizing the IrO x nanoclusters against leaching and optimizing the electronic structure of the Ir active sites. As a result, IrO x /Co 3 O 4 exhibits substantially enhanced OER performance compared to Ir‐LiCoO 2 , achieving excellent operational stability over 1200 h and a low overpotential of ≈233 mV at 10 mA cm −2 in 0.5 m H 2 SO 4 . This superior performance is further validated in PEM electrolyzers, confirming its practical applicability. Furthermore, theoretical calculations reveal that Ir sites in IrO x /Co 3 O 4 exhibit higher dissolution potentials and improve charge transfer capabilities with OER intermediates compare to those in Ir‐LiCoO 2 and IrO 2 , which effectively suppresses Ir leaching and lowers the energy barrier of the potential‐determining step.
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