Angew：Nb掺杂vdW层状IrO2改善酸性OER

Angew：Nb掺杂vdW层状IrO2改善酸性OER

OER反应具有缓慢的4e-转移过程，因此需要具有催化活性优异的催化剂提高OER反应的动力学。范德华层状氧化物是催化剂设计的理想材料，但是在酸性条件下实现稳定的OER仍是较大的障碍。掺杂是同时提高活性和稳定性的关键途径。但是，在范德华层状氧化物中掺杂仍然具有非常大的挑战，这是因为很容易导致晶格畸变甚至晶体结构受损。           

有鉴于此，苏州大学邵琪副研究员、路建美教授、李有勇教授等通过碱辅助热处理法（alkali-assisted thermal method）成功的将耐酸环境的Nb掺杂到范德华层状共边的1T晶相氧化铱（1T-IrO2），提高OER催化活性和稳定性。           

本文要点：

1）铌掺杂量为5 %的1T-IrO2（Nb0.05Ir0.95O2）在0.5 M H2SO4中仅需191 mV的过电位就能达到10 mA cm-2的电流密度，比1T-IrO2低56 mV。当应用于质子交换膜水电解槽时，Nb0.05Ir0.95O2在1.7 V的电压下可实现1.2 A cm-2的电流密度，而且稳定工作时间长达50天。               

2）DFT理论计算表明，掺杂Nb导致反应的决速步骤从1T-IrO2的OOH去质子化过程转变为Nb0.05Ir0.95O2的O-OH偶联反应。

参考文献

Jia Ke, Wenxiang Zhu, Yujin Ji, Jinxin Chen, Chenchen Li, Yue Wang, Qun Wang, Wei-Hsiang Huang, Zhiwei Hu, Youyong Li, Qi Shao, Jianmei Lu, Optimizing Acidic Oxygen Evolution Reaction via Modulation Doping in Van der Waals Layered Iridium Oxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202422740    

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202422740

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