Designing of Hexagonal Nanosheets with Edge‐Sharing [IrO6] Octahedral Crystals for Efficient and Stable Acidic Water Splitting

材料科学 纳米片 析氧 八面体 分解水 催化作用 化学工程 电化学 纳米技术 化学物理 电极 结晶学 物理化学 晶体结构 化学 工程类 光催化 生物化学
作者
Lin Zhu,Chenglong Ma,Danni Li,Xiang Shao,Limei Cao,Ji Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (14) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adfm.202313375
摘要

Abstract The oxygen evolution reaction (OER) is a critical factor for advancing the industrial application of proton exchange membrane (PEM) electrolyzers. However, the low mass activity of iridium‐based catalysts has become a critical obstacle in improving the efficiency of the OER. To address this problem, a hexagonal system nanosheet structure with lattice distortion and edge‐connected [IrO 6 ] octahedron is designed to enhance both mass activity and durability. This material exhibits a high mass activity of 217 mA mg Ir −1 at 1.55 V relative to the reversible hydrogen electrode (RHE), which is 13 times greater than that of Rutile IrO 2 . Furthermore, the voltage of T‐CsIr exhibits no significant increase after 400 h of continuous operation at a current density of 10 mA cm −2 . Integrating X‐ray experimental analysis with theoretical calculations reveals that the shortening of the Ir─Ir bond and the reduction of Ir 3+ proportion effectively modulate the adsorption energy of the rate‐determining step, thereby significantly promoting the kinetics of the OOH * deprotonation process. These results demonstrate that regulation of lattice distortion is a feasible approach to effectively improve the OER catalytic performance.
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