Activating Lattice Oxygen Oxidation Mechanism in Asymmetric [IrO6] Octahedra of Ir‐Based Oxides Toward Superior Acidic Electrochemical Water Oxidation

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作者
Yuying Liu,Ziyi Liu,Na Li,Chao Wang,Huijuan Wang,Qianqian Ji,Fengchun Hu,Hao Tan,Chaocheng Liu,Chenglong Liu,Zhi Li,Sihua Feng,Bing Tang,Ruiqi Liu,Liyang Lv,Weiren Cheng,Wensheng Yan
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (4) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/aenm.202402902
摘要

Abstract The activation of lattice oxygen oxidation mechanism (LOM) will endow iridium‐based electrocatalysts with desired acid‐available water oxidation activity, compared to the conventional adsorbate evolution mechanism (AEM). However, the inherent symmetric [IrO 6 ] octahedra of commercial Ir‐based catalysts generally thermodynamically favor the AEM pathway contributing to the moderate water oxidation performance. Here, based on typical layered Ca 2 IrO 4 (CIO) modeled materials, the d ‐orbitals electron repulsion strategy is demonstrated, via constructing asymmetrically polarized Ir‒O‒Ru configuration in Ru‐CIO, to effectively activate the lattice oxygen participating in water oxidation process for decent oxygen‐related electrocatalytic activity. Specifically, a great increase of ≈700‐fold and ≈170‐fold in mass activity and turnover frequency, respectively, has been realized for the optimal Ru‐CIO electrocatalyst in an acid medium relative to the commercial IrO 2 electrocatalysts, where a small overpotential of only 175 mV is required for achieving 10 mA cm geo ‒2 . In situ X‐ray fine structure spectroscopies combined with in situ 18 O‐ isotope‐labeled differential electrochemical mass spectrometry analyses reveal that desirable LOM has been boosted by the activated lattice oxygen and the flexible Ir (3+δ)+ active sites of asymmetric [IrO 6 ] octahedra, which results in superior OER kinetics for Ir‐based oxide catalysts.
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