瞿永泉教授、苟王燕博士 Small研究：电化学蚀刻将IrOx/Y2O3的电催化析氧途径由吸附质演化机制转换为晶格氧介导机制

第一作者：谈晓荷

通讯作者：苟王燕*，瞿永泉*，马媛媛*

单位：西北工业大学

了解电催化剂的OER机制对高效电催化剂的合理设计具有重要意义。迄今为止，吸附物演化机制(AEM)和晶格氧机制(LOM)被广泛认为是过渡金属氧化物催化OER的两种主要途径。在LOM途径中，晶格氧被电化学激活，作为释放氧气的中间体，因此可以绕过*OOH的产生，从而打破AEM途径中的理论过电势。该研究提供了在OER经典催化剂IrO_x体系中，如何将OER反应机制从AEM主导转换为LOM主导的一种方式。通过一系列非原位以及原位实验证明了晶格氧介导机制，证实了通过电化学刻蚀处理，LOM成为催化剂反应的主导途径。

近日，来自西北工业大学的苟王燕博士、瞿永泉教授、马媛媛教授，在国际知名期刊Small上发表题为“Electrochemical Etching Switches Electrocatalytic Oxygen Evolution Pathway of IrO_x/Y₂O₃ from Adsorbate Evolution Mechanism to Lattice-Oxygen-Mediated Mechanism”的研究论文。该论文提供了一种将OER反应机制由AEM主导转换为LOM主导的方式，同时使用一系列晶格氧介导机制的研究方法，证实了通过电化学刻蚀处理，LOM成为催化剂反应的主导途径。

在碱性电解液中，对IrO_x和Y₂O₃异质结材料(IrO_x/Y₂O₃)进行了电化学酸刻蚀处理，将OER途径由AEM为主转变为以LOM为主，电流密度 10 mA cm⁻²时过电位仅为223 mV，低于化学刻蚀IrO_x/Y₂O₃-C (257 mV)、原始IrO_x/Y₂O₃ (320 mV)和c-IrO₂ (399 mV)，并具有220小时以上的长期稳定性。

通过pH依赖性、氧离子扩散系数、四甲基铵离子检测和原位差示电化学质谱等原位以及非原位实验，证实了电化学酸刻蚀后电催化剂途径由AEM主导变为LOM主导。

在OER过程中，氧空位可以被典型的*OH中间体填充，从而促进低价Ir的预氧化，从而形成高活性的中间体。创造更多的氧空位促进表面活性氧的形成，从而引发了氧化铱进行LOM优势途径。

Electrochemical Etching Switches Electrocatalytic Oxygen Evolution Pathway of IrO_x/Y₂O₃ from Adsorbate Evolution Mechanism to Lattice-Oxygen-Mediated Mechanism

瞿永泉教授简介：西北工业大学化学与化工学院教授。2021年加入西北工业大学化学化工学院。入选国家青年人才计划、陕西省百人计划、唐仲英基金会的仲英青年学者。2022年获得The Nano Research Young Innovators (NR45) Awards。目前主要研究方向集中在多相催化领域与医工交叉。自独立工作以来，在Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition, Nature Communications, Chem, Energy Environmental & Science, Nano Letters, ACS Catalysis, Applied Catalysis B: Environmental, Advanced Functional Materials, Nano Energy等学术期刊上发表120余篇论文, 他引11000余次。个人主页：https://teacher.nwpu.edu.cn/qugroup.html。

马媛媛教授简介：西北工业大学化学与化工学院教授。2021年加入西北工业大学化学化工学院。本科毕业于南京大学，博士毕业于加州大学戴维斯分校。长期从事水分解和有机转化的高性能电催化剂的设计以及电化学反应的反应机理研究。以通讯作者身份/第一作者已在学术期刊上发表50余篇论文。多次应邀撰写有关电催化剂的专题综述文章。

苟王燕博士简介：西北工业大学化学与化工学院博士后。2014年本科毕业于西安交通大学理学院，2019年博士毕业于西安交通大学前沿院，随后在西北工业大学从事博士后研究工作。研究方向为电化学反应中催化剂材料的设计开发、合成制备、性能研究与催化机制分析。以通讯作者和第一作者身份在Small, Nano Energy, Carbon, Chemical Communications, ChemCatChem等学术期刊发表10篇论文。