Single-Atom Iridium Orchestrates a Reaction Pathway Shift to Activate Lattice Oxygen for Efficient Oxygen Evolution

过电位 催化作用 密度泛函理论 氧气 析氧 化学 分解水 拉曼光谱 化学物理 X射线吸收光谱法 氢氧化物 反应机理 吸收光谱法 红外光谱学 光化学 电解水 无机化学 过渡金属 离子 反应中间体 吸收(声学) 电催化剂 电子结构 电化学电位 物理化学 电化学
作者
Zhongxin Duan,Zhenduo Cui,Zhonghui Gao,Wence Xu,Yanqin Liang,Hui Jiang,Zhaoyang Li,Fang Wang,Shengli Zhu
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:15 (19): 16882-16892 被引量:25
标识
DOI:10.1021/acscatal.5c05674
摘要

Overcoming the intrinsic limitations of the oxygen evolution reaction (OER) remains a formidable challenge in the pursuit of efficient water splitting. Herein, we demonstrate a method for selective anchoring of an iridium atom near a NiFe layered double hydroxide iron site. This strategy enables the direct formation of the O–O coupling pathway via the lattice oxygen mechanism (LOM), thus circumventing the thermodynamic constraints imposed by the conventional adsorbate evolution mechanism (AEM). The catalyst achieves an ultralow overpotential of 213 mV at 50 mA cm–2 and maintains 1000 h of operation at 100 mA cm–2 in alkaline media. In situ attenuated total reflection surface-enhanced infrared absorption spectroscopy (ATR-SEIRAS), in situ electrochemical Raman spectroscopy, TMA+ cation probing, and pH-dependent analysis collectively provide compelling evidence for the lattice oxygen mechanism (LOM) pathway. When integrated into an anion exchange membrane water electrolyzer (AEMWE), the system delivers 1 A cm–2 at <1.73 V. Furthermore, density functional theory (DFT) calculations and X-ray absorption fine structure analysis (XAFS) demonstrate that the Ir single atoms enhance metal–oxygen hybridization and raise the O 2p band center, thus promoting the electronic transition from AEM to LOM. These findings not only advance our understanding of single-atom-modulated catalysts but also highlight their potential in optimizing OER systems for energy applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
充电宝应助子子采纳,获得10
1秒前
喂喂完成签到,获得积分10
1秒前
芦苇关注了科研通微信公众号
2秒前
march应助goodgoodstudy采纳,获得10
2秒前
3秒前
lordbai发布了新的文献求助10
3秒前
Dreammy完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.4应助枫老板采纳,获得10
4秒前
酷炫梦蕊发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
BJ_whc完成签到,获得积分10
5秒前
Haha完成签到 ,获得积分10
6秒前
微笑香薇完成签到,获得积分10
7秒前
柯柯完成签到 ,获得积分10
8秒前
LL完成签到 ,获得积分10
8秒前
李爱波发布了新的文献求助10
8秒前
Adila完成签到,获得积分20
9秒前
蒋丞完成签到,获得积分10
9秒前
酷炫梦蕊完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
11秒前
11秒前
一煽情完成签到,获得积分10
11秒前
图图发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
科研通AI6.1应助1010采纳,获得10
12秒前
tianwu完成签到,获得积分20
12秒前
科研通AI6.3应助zxp采纳,获得80
12秒前
12秒前
13秒前
小玉发布了新的文献求助10
14秒前
英俊书雪完成签到,获得积分20
16秒前
16秒前
17秒前
17秒前
天天摸鱼完成签到,获得积分10
17秒前
脑洞疼应助谨慎发带采纳,获得10
18秒前
18秒前
左丘映易完成签到,获得积分0
19秒前
19秒前
高分求助中
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
久松真一著作集〈第5巻〉禅と芸術 500
Fundamentals of Modern Mathematics: A Practical Review (Dover Books on Mathematics) 500
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 470
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6599697
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8368915
关于积分的说明 17912656
捐赠科研通 5754552
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2954217
邀请新用户注册赠送积分活动 1929393
关于科研通互助平台的介绍 1824661