在全球范围内采用质子交换膜(PEM)电解水技术，将要求显著降低当今PEM电解器阳极催化剂层中铱的负载量。然而，新设计的低Ir含量的催化剂和电极由于(电)化学降解而受到稳定性的限制。这仍然是大规模PEM电解技术更广泛商业化的严重障碍。

有鉴于此，柏林工业大学Peter Strasser教授、不列颠哥伦比亚大学David P. Wilkinson和德国马普学会弗里茨-哈伯研究所Travis E. Jones教授等人，结合DFT的计算和实验研究，研究了用于析氧反应（OER）的新型铱-铌混合金属氧化物薄膜催化剂，其中一些具有极大的稳定性。

本文要点

1）具体地说，报道了一种异常耐用的IrNbOx电催化剂，与IrOx基准催化剂和商用基准催化剂(Umicore Elyst Ir75 0480)相比，其催化性能得到了改善，而Ir催化剂的成本显著降低。首次证明了IrNb混合金属氧化物OER催化剂显示没有损失的催化活性，显著提高了电化学稳定性，同时减少铱负载高达60%。

2）采用常规加速降解试验和新开发的加速降解试验对催化剂的稳定性进行了评价，并对其机理进行了分析和讨论。为了实现这一目标，通过多种技术研究了IrNbOx混合金属氧化物催化剂及其水分解动力学，例如基于同步加速器的NEXAFS分析和XPS，电化学，从头算DFT计算以及STEM-EDX截面分析。这些分析突出了与文献中最近报道的其他双金属OER催化剂的一些重要结构差异。

3）还介绍了一种创新方法，这将有利于稳定电解槽催化剂的未来研究和开发: 通过将可拆卸的Ti电极与快速X射线荧光（XRF）分析相结合，可以在整个电化学测试中跟踪催化剂的组成和降解情况。

参考文献：

Camillo Spöri et al. Molecular Analysis of the Unusual Stability of an IrNbOx Catalyst for the Electrochemical Water Oxidation to Molecular Oxygen (OER). ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021.

DOI: 10.1021/acsami.0c12609

https://doi.org/10.1021/acsami.0c12609