由于缓慢的水氧化反应，电源合成可再生燃料和原料的效率，因此受到了限制。单原子催化剂(SACs)，具有可控的配位环境和极高的原子利用率，为高性能水氧化催化剂的设计开辟了新的思路。

有鉴于此，美国SLAC国家加速器实验室的Michal Bajdich和斯坦福大学的崔屹等人，通过X射线吸收光谱测量、光谱计算和电化学活性的计算，证明了IrNiFe SACs的水氧化活性的来源是在原位条件下的NiFe氧化物中存在高度氧化的Ir单原子(Ir^5.3+)。

本文要点

1）开发了一种原位低温光化学还原法，用于将Ir单位点锚定在NiFe氧化物载体上，制备了具有良好水氧化性能的Ir_0.1/Ni₉Fe SAC催化剂。

2）通过将XAS分析与模拟光谱和OER活性计算相结合，明确地识别出Ir物种采用了氧化态大于+5的单原子构型。通过系统地提高氧化态和调节Ir活性位点的配位环境，可以获得最佳的水氧化催化剂。

3）催化剂Ir_0.1/Ni₉Fe SAC在10 mA cm^-2下表现出183 mV的过电位，并在1 M KOH电解液中操作100小时后仍保持其优异的性能，优于已报道的催化剂和商业IrO₂催化剂。

参考文献：

Zheng, X., Tang, J., Gallo, A. et al. Origin of enhanced water oxidation activity in an iridium single atom anchored on NiFe oxyhydroxide catalyst. PNAS, 2021.

DOI: 10.1073/pnas.2101817118

https://doi.org/10.1073/pnas.2101817118