与析氧反应（OER）相关的许多能量转换装置中的关键瓶颈之一是寻求合适的催化剂，这些催化剂应具有高活性并在阳极电势下能承受电解质的极端pH条件。OER涉及多电子转移，反应能垒要大得多，因此需要设计制备高效催化剂来降低反应的过电位。许多已报道的过渡金属氧化物具有不错的OER活性，但是除了IrO₂，其它氧化物在酸性OER环境下的稳定性较差。然而，如何降低贵金属Ir的用量同时能保证优异的催化活性和耐久性仍是一个主要的挑战。A_xIr_yO_z（A代表碱金属，碱土金属或镧系金属离子）由相互连接的[IrO₆]八面体和八面体之间空位中较大的阳离子所构成，该类型氧化物中Ir的价态却不随晶体结构和A与Ir的原子比变化，一直处于+4价，这与镍酸盐和钴酸盐中Ni和Co容易随结构和阳离子比例改变的特征不同。然而，尽管报道了一些具有优异OER活性的例子，但其内在结构与性质的关系仍然不明确。

有鉴于此，韩国先进科学技术研究院Sung-Yoon Chung等人，制备出了11种A_xIr_yO_z型氧化物，并依据[IrO₆]八面体之间连接的相对强弱将它们分为三类，并进一步研究比较了它们之间酸性OER活性和稳定性的不同。

本文要点

1）发现11种具有高OER活性的A_xIr_yO_z型铱酸盐氧化物（A = Ca，Sr，Ba，Y，Pr，Nd）可以根据[IrO₆]连接几何形状分为三个不同的组，发现各组中铱酸盐的OER活性和DL电容变化行为几乎一致。

2）除了比较许多高活性铱酸盐之间的OER性能外，还强调了[IrO₆]连接性是控制Ir基催化剂总体寿命的关键结构因素。如果铱酸盐由强边缘或面共享[IrO₆]构型组成，则它们的稳定性和活性会在大量的阳极循环中保留下来，连接性弱的铱酸盐[IrO₆]结构在酸性OER环境下很快就被破坏。

3）此外，还强调了从晶体化学的角度来评价酸性OER环境下Ir基OER结构与稳定性关系的重要性，说明了进一步设计制备新的具有强八面体连接特征的Ir基催化剂的可能性。

参考文献：

Chang Woo Song et al. Discovery of Crystal Structure–Stability Correlation in Iridates for Oxygen Evolution Electrocatalysis in Acid. Energy Environ. Sci., 2020.

DOI: 10.1039/D0EE01389G

https://doi.org/10.1039/D0EE01389G