电催化能源转化技术，如电催化分解水制氢、电催化二氧化碳还原以及电催化氮气还原等，是一种取代化石能源、减少碳排放、获取可再生燃料的重要途径。贵金属催化剂具有很高的催化活性，是电化学能量转换与储能过程的核心材料，但高昂的成本限制了其在产业化中的广泛应用。基于纳米结构碳和过渡金属氧化物的非金属和非贵金属电催化剂在能源转化过程中具有与贵金属类似的催化活性。电催化析氧反应（OER）是这些电催化能源转化中重要且通用的阳极半反应。然而，OER在动力学上较为缓慢，需要高效的析氧电催化剂来降低反应能垒，从而加速OER的进行。制备高效、稳定、低成本的OER电催化剂仍是一个较大的挑战。近日，慕尼黑大学的Daniel Böhm和杜伊斯堡大学的Dina Fattakhova-Rohlfing合作提出了一种多孔导电氧化物均匀负载小的Ir纳米颗粒制备高活性的OER电催化剂，首先，合成了具有规定孔径、组成和多孔结构的反相乳白色大孔Sb掺杂SnO2(ATO)微粒，其电导率达3.6 S/cm，被用作催化剂载体，通过在多孔ATO颗粒存在的情况下对IrOx胶体进行溶剂热还原，制备了ATO负载的活性物质数量可控的铱催化剂，纳米分散的金属Ir充分负载在ATO颗粒的整个外表面和内表面，另外，热氧化会导致ATO负载的纳米IrO2颗粒的形成，其空隙率约为≈89%，这种负载型氧化催化剂体系在25 wt% Ir下的块体密度低至0.08 g/cm3。与可逆性氢电极相比，该催化剂实现63 A/g的电流密度仅需300 mV的过电位，性能远远超过了TiO2负载IrO2催化剂，是一种非常高效的析氧反应电催化剂。该工作为设计制备高效、稳定、低成本的OER电催化剂提供了一种新的策略。
Daniel Böhm, Michael Beetz, Maximilian Schuster, Kristina Peters, Alexander G. Hufnagel, Markus Döblinger, Bernhard Böller, Thomas Bein, Dina Fattakhova‐Rohlfing. Efficient OER Catalyst with Low Ir Volume Density Obtained by Homogeneous Deposition of Iridium Oxide Nanoparticles on Macroporous Antimony‐Doped Tin Oxide Support. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201906670
https://doi.org/10.1002/adfm.201906670
