Direct Cl─Cl Coupling Over Atomically Dispersed Ir 2 Pairs for Efficient Chlorine Electrosynthesis

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作者
Kai Chen,Tao Yang,Jing Xu,Yuying Liu,H.-J. Wu,Yang Wang,Zhonghuai Wu,Zengxia Pei,Shihua Chen,Tianxiang Chen,Hao Tan,Zheng Zhou
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e4415455-e4415455
标识
DOI:10.1002/anie.4415455
摘要

ABSTRACT Chlorine evolution reaction underpins the chlor‐alkali industry, yet its conventional dimensionally stable anodes (DSAs) suffer from low noble‐metal utilization and limited intrinsic activity. Here, we report a molecularly precise strategy to construct atomically dispersed iridium diatomic (Ir 2 ) pairs anchored on MnO 2 nanorods (i.e., Ir 2 ─MnO 2 ), representing a well‐defined dual‐atom catalyst (DAC) for efficient chlorine electrosynthesis. Spherical aberration‐corrected microscopy and x‐ray absorption spectroscopy (XAS) validate the diatomic features of Ir 2 pairs with an interatomic distance of 3.16 Å. The Ir 2 ─MnO 2 electrocatalyst exhibits competitive CER performance, delivering an overpotential of 36.9 mV at 10 mA cm −2 and a low Tafel slope of 34.6 mV dec −1 in NaCl electrolyte. Kinetic analysis, operando Raman spectroscopy, and theoretical calculations collectively reveal that adjacent Ir–Ir dual‐atoms synergistically stabilize two *Cl intermediates, enabling a thermodynamically favored direct *Cl─*Cl coupling mechanism. Notably, Ir 2 ─MnO 2 maintains satisfactory selectivity and durability over 500 h at large current densities in natural seawater electrolysis. This work breaks the technical challenges of atomic‐scale dispersion and diatomic pairing of DACs, establishing diatomic site engineering as a powerful paradigm for efficient chlorine electrosynthesis.
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