从可再生电力中经济高效地生产燃料和日用化学品需要高活性的电催化剂。尽管有潜在的优势(如易于产物分离)，但许多多相电催化剂的工业应用目前受到非最佳催化活性和/或选择性的限制。此外，调节多相电催化剂的选择性和活性的方法也很有限。已使用掺杂和诱导应变以及混合金属氧化物等方法来提高多相电催化剂的催化活性。多相电催化剂的活性也可以通过添加另一种薄层材料来调节，从而导致相对于任何一种材料的体电荷密度而言，最终复合材料表面电荷密度的改变。

有鉴于此，雷斯尼克可持续发展研究所的Michael R. Hoffmann和Cody E. Finke等人，通过原子层沉积(ALD)形成的TiO₂涂层调节IrO₂、RuO₂和FTO的析氧和析氯反应(OER和CER)活性。

本文要点

1）原子层沉积技术（ALD）被用来调整电催化体系的表面电荷密度，从而调整其催化活性。对已知的电催化剂IrO₂，RuO₂和F掺杂的SnO₂（FTO）的活性进行了调整，并对析氯反应（CER）和析氧反应（OER）进行了评估。CER为无基础设施的废水处理以及氯的生产提供了一种有希望的方法，氯是一种重要的工业化学品。OER是用于水分解的限制性半反应，它可以提供用于运输的氢，也可以通过与二氧化碳的热化学反应提供能量储存的前体，从而生产出碳中性燃料。

2）TiO₂的ALD循环约为3-30次时，电化学催化剂在10 mA cm⁻²的电流密度下表现出比未涂覆的催化剂低几百毫伏的超电位，并且比活性更高。

3）将TiO₂沉积到IrO₂上，在1.0 M H₂SO₄(在350 mV过电位下0.1-0.9 mA cm_ECSA⁻²)中，比活性提高了9倍。钛的氧化态和零电荷电位也是ALD循环次数的函数，表明调整后的催化剂的氧化态、零电荷电位与活性之间存在相关性。

参考文献：

Cody E. Finke et al. Enhancing the activity of oxygen-evolution and chlorine-evolution electrocatalysts by atomic layer deposition of TiO₂. Energy Environ. Sci., 2020.

DOI: 10.1039/C8EE02351D

https://doi.org/10.1039/C8EE02351D