降低质子交换膜电解槽水氧化催化剂的贵金属含量仍然是其规模化应用的关键挑战。

近日，美国劳伦斯伯克利国家实验室Nemanja Danilovic报道了一种工程结构的负载型铱电催化剂，其可以降低贵金属含量，提高活性和导电性。

文章要点

1）研究人员利用一种简单的光还原方法在二氧化钛（TiO₂）上沉积了一层共形层的Pt纳米颗粒，以制备导电涂层载体（CCSs），进而实现了在较低贵金属负载量下，电催化性能的改善。Pt纳米颗粒均匀分散在TiO₂上，贵金属负载量为39 wt%的催化剂的导电性明显高于商用的负载量为75 wt%的IrO₂-TiO₂催化剂。

2）与没有导电层和非保形非均质导电层的催化剂相比，保形导电层在热退火时还可保持优异的导电性和电化学活性。基于半电池研究的铱质量活性表明，与商用催化剂相比，CCSs负载催化剂的负载降低了42％，活性提高了141％。与商业上最先进的催化剂相比，在类似的催化剂负载量下，导电层还改善了单电池电解槽的性能。

3）研究人员使用扫描和透射电子显微镜（SEM和TEM），能量色散X射线光谱（EDS），X射线光电子光谱（XPS）和X射线衍射（XRD）等表征技术，研究了催化剂活性与其物理性质之间的关系。

研究工作为在载体，导电层以及催化剂表面和界面上工程设计更有效和稳定的活性位点提供了合理的途径。

Yagya N. Regmi, et al, Supported Oxygen Evolution Catalysts by Design: Toward Lower Precious Metal Loading and Improved Conductivity in Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03098

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03098