Efficiënte en duurzame watersplitsing in zure media

Recent onderzoek gepubliceerd in Nationale wetenschapsrecensie door een team onder leiding van Dr. Rong Cao en Dr. Minna Cao van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, en Dr. Dongshuang Wu van Nanyang Technological University, Singapore, heeft het succesvolle ontwerp en de synthese aangetoond van een reeks sub-10 nm core-shell nanokatalysatoren bestaande uit een Au-kern en een Au_XIr_1x legering schaal.

De eerste auteur Dr. Huimin Wang heeft met succes de elektrokatalytische watersplitsende prestaties van deze reeks materialen gesynthetiseerd en systematisch getest.

Dr. Huimin Wang ontdekte dat de actieve plaats IrO_X kan nauwkeurig worden ontworpen door de Au/Ir-component op het oppervlak van de Au@Au te moduleren_XIr_1x kern-schil structuur. IrO_X soorten op de Au@Au_XIr_1x oppervlak wordt algemeen beschouwd als de actieve soort voor OER.

Echter, een overmatige hoeveelheid IrO_X verschuift het d-bandcentrum van de katalysator dichtbij het Fermi-niveau, waardoor een te sterke bindingsaffiniteit van tussenproducten ontstaat die een vrij hoge overpotentiaal voor de OER nodig heeft. Synchrotron-röntgenspectroscopieën, elektronenmicroscopie en berekeningen van de dichtheidsfunctionaaltheorie in combinatie met elektrochemische tests onthulden dat een optimale verhouding van IrO_X gecombineerd met een geschikt d-bandcentrum levert de beste OER-activiteit op.

Onder hen de intrinsieke activiteit en duurzaamheid van Au@Au_0,43Ir_0,57 zijn aanzienlijk verbeterd. Met een belasting van slechts 0,02 mg_Ir/cm²is hij minimaal 320 uur stabiel bij een hoge stroomdichtheid van 100 mA/cm².