析氯反应(CER)对于工业Cl₂生产至关重要，但强烈依赖于在钛基底上使用尺寸稳定阳极(DSA)和大量贵重Ru/Ir氧化物。出于可持续发展的目的，减少贵金属量和性能提高是CER阳极发展的迫切需要。

近日，上海交通大学Guangming Zhan，Yancai Yao，Lizhi Zhang报道了表面氧化钛非晶化对于调节稳定 Ir 单原子的配位环境对于钛整体阳极高效、持久的氯析出至关重要。

文章要点

1）实验和理论结果揭示了在非晶态和晶态氧化钛上分别形成了四配位 Ir₁O₄ 和六配位 Ir₁O₆ 位点。有趣的是，Ir₁O₄ 位点表现出优异的 CER 性能，其质量活性分别是 Ir₁O₆ 对应位点和 DSA 的约 10 倍和 500 倍。此外，Ir₁O₄ 阳极在 200 小时内表现出优异的耐久性，远远长于其对应的 Ir₁O₆ 阳极（2 小时）。

2）机理研究表明，Ir₁O₄中的不饱和Ir是析氯的活性中心，其转变为Ir₁O₆中的顶配位O。活性位点的这种变化极大地影响了 Cl 物质的吸附能，从而解释了它们不同的 CER 活性。更重要的是，Ir₁O₄ 的非晶结构和受限制的水解离可协同防止氧气渗透穿过 Ti 基材，从而有助于其长期 CER 稳定性。

这项研究揭示了单原子配位结构在催化剂反应活性中的重要性，并提供了一种通过表面氧化钛非晶化制备高活性单原子 CER 阳极的简便策略。

参考文献

Jiaxian Wang, et al, Engineering the Coordination Environment of Ir Single Atoms with Surface Titanium Oxide Amorphization for Superior Chlorine Evolution Reaction, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13834

https://doi.org/10.1021/jacs.3c13834