Optimization of Active Sites via Crystal Phase, Composition, and Morphology for Efficient Low‐Iridium Oxygen Evolution Catalysts

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作者
Hui Chen,Lei Shi,Xiao Liang,Lina Wang,Tewodros Asefa,Xiaoxin Zou
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:59 (44): 19654-19658 被引量:128
标识
DOI:10.1002/anie.202006756
摘要

Reducing the amount of iridium in oxygen evolution electrocatalysts without compromising their catalytic performances is one of the major requirements in proton-exchange-membrane water electrolyzers. Herein, with the help of theoretical studies, we show that anatase-type TiO2 -IrO2 solid solutions possess more active iridium catalytic sites for the oxygen evolution reaction (OER) than IrO2 , the benchmark OER catalyst. Note that the same is not observed for their rutile-type counterparts. However, owing to their thermodynamic metastability, anatase-type TiO2 -IrO2 solid solutions are generally hard to synthesize. Our theoretical studies demonstrate that such catalytically active anatase-type solid-solution phases can be created in situ on the surfaces of readily available SrTiO3 -SrIrO3 solid solutions during electrocatalysis in acidic solution as the solution can etch away Sr atoms. We experimentally show this with porous SrTiO3 -SrIrO3 solid-solution nanotubes synthesized by a facile synthetic route that contain 56 % less iridium than IrO2 yet show an order of magnitude higher apparent catalytic activity for OER in acidic solution.
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