博文
ICM综述 | 高活性、高稳定性铱基酸性析氧反应（OER）催化剂设计
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研究背景
随着日益增长的低碳减排需求，绿色、可再生能源的开发与利用愈加迫切。氢的绿色制取技术近年来受到广泛重视，其中，将电能直接转化为化学能的电化学水分离技术（EWS）显示出巨大的制氢潜力。目前，低温电化学水分离技术可分为三大类：碱性水电解槽（AWEs）、阴离子交换膜水电解槽（AEMWEs）和质子交换膜水电解器（PEMWEs）。其中，PEMWEs技术可实现较高的质子电导率、转化效率和氢气纯度，是一种极具发展前景的制氢技术。然而，由于催化剂成本高、活性/耐久性有限，PEMWEs技术的大规模应用受到了严重阻碍。阳极析氧反应（OER）在高效PEMWEs技术的发展中起着重要的作用。铱（Ir）基催化剂因其在高压和强酸性条件下相对较高的活性和稳定性而被认为是具有较大应用前景。然而，由于Ir的稀缺性和价格高昂，且对析氧反应的催化能力有限，探索析氧反应中Ir基催化剂的降解和活化机制并开发低成本、高效的Ir基催化剂是实现PEMWE规模化制氢的关键。
华中科技大学李箐教授团队近期在Industrial Chemistry & Materials发表综述：高活性、高稳定性铱基酸性析氧反应（OER）催化剂设计。
图文摘要
内容简介
本文分析了Ir 基催化剂在析氧反应中几种可能发生的反应机制：主要包括吸附产物演化机制（AEM）和晶格氧氧化机制（LOM）。然后，讨论了反应过程中 Ir 的价态变化，以阐明 Ir 基催化剂在OER过程中价态与活性/稳定性的关系。
在此基础上，总结了优化Ir基催化剂性能的各种改性策略，包括通过元素掺杂改变电子结构、通过表面工程提高耐腐蚀性、通过减小颗粒尺寸或原子化来提高原子利用率以及通过载体工程增强电子相互作用，以揭示各种改性策略中催化性能提升的机理。
最后，作者还总结了PEMWE中具有代表性的Ir基催化剂的OER催化性能（见Table 1），并展望了未来Ir基催化剂的研究方向，包括高性能Ir基催化剂的设计、Ir基催化剂在析氧反应中的催化机理探究以及PEMWE条件下催化剂接触界面的优化，以期能为PEMWE操作条件下具有高析氧反应催化活性和稳定性的Ir基催化剂的开发提供思路，助力利用可再生清洁能源大规模生产氢气。
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本文来自华中科技大学李箐教授团队发表在Industrial Chemistry & Materials的文章：Designing active and stable Ir-based catalysts for the acidic oxygen evolution reaction, https://doi.org/10.1039/D3IM00070B
引用信息: Ind. Chem. Mater., 2023, 1, 299-311
作者简介
通讯作者
李箐，华中科技大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，2005于武汉大学化学院获得学士学位，2010年于北京大学化学院获得博士学位。随后于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和布朗大学进行博士后研究。2016年加入华中科技大学。主要从事氢能电催化剂的理性创制和表界面催化反应机制等研究。在Joule、Nat.Comm., J. Am. Chem. Soc.等学术期刊上发表论文100余篇，论文共被引用14000余次，H指数为63。申请/授权美国/中国专利10余项。担任Chinese Chem. Lett.期刊副主编，《电化学》、《催化学报》等期刊编委，中国化学会青年化学工作者委员会委员。入选2023年度全球前2%顶尖科学家榜单。
通讯作者
王谭源，华中科技大学材料科学与工程学院副教授，2010年于武汉大学化学与分子科学学院获得学士学位，2015年于北京大学化学与分子工程学院获得博士学位，2017-2018年于美国斯坦福大学进行访问研究。主要研究方向为电化学能源材料与电催化（水的电化学裂解、二氧化碳的电化学还原、燃料电池技术）。现已发表SCI论文30余篇，其中有多篇文章发表在Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.等顶级期刊上，论文已被引用1400余次。
编辑/排版：ICM编辑部
期刊特色
☑ 国际一流编委团队 ☑ 严格快速评审，支持透明评审 ☑ 接收即在线，并分配DOI号 ☑ 目前对作者读者双向免费 ☑ 国际传播平台，全球高显示度 ☑ 优秀审稿人与作者奖励
期刊简介
Industrial Chemistry & Materials (ICM) 目前已被DOAJ、Google Scholar检索，是中国科学院主管，中国科学院过程工程研究所主办，英国皇家化学会（RSC）全球出版发行的Open Access英文期刊，由中国科学院过程工程研究所张锁江院士担任主编。ICM 以化学、化工、材料为学科基础，以交叉为特色，以应用为导向，重点关注工业过程中化学问题、高端材料创制中过程科学的国际前沿和重大技术突破，目前对读者作者双向免费。欢迎广大科研工作者积极投稿、阅读和分享！
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