华南理工大学蒋仲杰AM:通过等离子体促进的Ir/Mn共混和氧化物-载体相互作用调控实现稳定的酸性析氧反应中的不对称氧耦合

开发能够通过氧化物路径机制(OPM)促进析氧反应(OER)的高效且稳定的催化剂,具有相当重要的意义。然而,由于这些催化剂对结构的严格要求,这仍然是一个重大挑战。

基于此,2025年3月23日,华南理工大学蒋仲杰、哈尔滨工业大学代兵、浙江理工大学蒋仲庆等人在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Ir/Mn Co-Mixing and Oxide-Support Interaction Modulation Through Plasma Promoted Asymmetric Oxygen Coupling for Stable Acidic Oxygen Evolution》的研究论文。

本研究报道了一种策略,通过整合Ir/Mn共混和强氧化物-载体相互作用(SOSI)的调控,可以开发出遵循OPM进行酸性OER的高效且稳定的Ir基催化剂。

该策略主要依赖于通过Ir/Mn共混优化氧中间体吸附位点的距离,并通过等离子体缺陷工程调节催化剂的SOSI,从而触发具有较低能垒的OPM路径。

密度泛函理论(DFT)计算揭示了Ir和Mn通过Ir─O─Mn键的强电子耦合,以及吸附在Ir位点上的氧与吸附在Mn位点上的氧的易耦合,导致OER中的不对称氧耦合。

开发的催化剂仅需240毫伏的过电位即可驱动10毫安每平方厘米的电流,其Ir质量活性比IrO₂高出75倍以上。当用于质子交换膜水电解槽时,它在1.0安培每平方厘米的工业级电流密度下展现出高性能和卓越的稳定性。

Ir/Mn Co-Mixing and Oxide-Support Interaction Modulation Through Plasma Promoted Asymmetric Oxygen Coupling for Stable Acidic Oxygen Evolution, Advanced Materials, 2025.https://doi.org/10.1002/adma.202420159

华南理工大学蒋仲杰AM:通过等离子体促进的Ir/Mn共混和氧化物-载体相互作用调控实现稳定的酸性析氧反应中的不对称氧耦合

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