席聘贤教授/黄勃龙副教授JACS ：铱单原子与氧空位偶联促进酸性介质中的析氧反应- 大数跨境

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席聘贤教授/黄勃龙副教授JACS ：铱单原子与氧空位偶联促进酸性介质中的析氧反应

科学材料站

2020-10-15

导读：该工作报道了一种通过共电沉积法在超薄多孔纳米片上制备铱单原子的新策略。在酸性介质中，表面暴露的具有氧空位的铱-硫偶联物显示出增强的催化剂OER活性和稳定性。

文章信息

铱单原子与氧空位偶联促进酸性介质中的析氧反应

第一作者：Jie Yin

通讯作者：席聘贤*，黄勃龙*

单位：兰州大学，香港理工大学

研究背景

析氧反应(OER)在可持续发展和能量转换装置中起着重要作用。不幸的是，由于四电子/四质子跃迁，OER的动力学是缓慢的。因此，人们一直致力于为OER设计活性和稳定的催化剂。以前的研究已经证明了各种优异的OER催化剂，例如凝胶化的FeCoW羟基氧化物、Co3O4、NiS2/CoS2-O NWs等。此外，开发了各种策略来进一步提高这些催化剂的电催化性能。比如形态学，电子结构，界面，应变等。

然而，这些报道的催化剂仅在碱性介质中使用。开发在酸性介质中具有优异OER活性和稳定性的新型催化剂仍然是一个挑战，需要更深入的研究。传统上，铱或钌基纳米材料对OER表现出优异的活性，但它们在酸性介质中的稳定性不是很好。同时，这些贵金属的高成本严重阻碍了它们的大规模应用。因此，设计具有成本效益且高度稳定的酸性OER电催化剂成为未来研究的关键任务。

文章简介

近日，兰州大学席聘贤教授，香港理工大学黄勃龙副教授在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society 上发表题为“Iridium Single Atoms Coupling with Oxygen Vacancies Boosts Oxygen Evolution Reaction in Acid Media”的研究工作。

该工作报道了一种通过共电沉积法在超薄多孔纳米片上制备铱单原子的新策略。在酸性介质中，表面暴露的具有氧空位的铱-硫偶联物显示出增强的催化剂OER活性和稳定性。它们显示出优异的OER性能，在j = 10mA时具有240mV的超低过电位，在酸性介质中具有70小时的长期稳定性。

本文要点

要点一：该工作开发了共电沉积策略，在NiCo2O4纳米结构上制备了与VO耦合的Ir SACs，其在酸性介质中表现出增强的OER性能。例如，Ir-NiCo2O4 NSs催化剂在j = 10mA时显示出240mV的超低过电位和70小时的长期稳定性，显示出比其他最近报道的酸性OER催化剂更优异的活性和稳定性。

要点二：密度泛函理论计算表明，表面原子Ir锚定的钴原子在VO附近实现了高的电子交换和转移活性。更重要的是，在较低配位镍和钴位置的表面铱原子位置结合不仅在能量上有利于初始H2O吸附和进一步分裂活化的环境，而且通过有效的电子转移增强了钴位置的价稳定性。

要点三：这种铱和钴位置之间的协同相互激活对于减轻普通钴位置在传统的镍钴氧催化体系中的过氧化或化合价不稳定性起着关键作用。所设计的策略为制备具有不饱和金属表面的2D金属纳米材料提供了一条有前途的途径，它将增强本征活性和选择性，可用于各种能量转换反应。

文章链接

Iridium Single Atoms Coupling with Oxygen Vacancies Boosts Oxygen Evolution Reaction in Acid Media

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05050

通讯作者介绍

席聘贤，青年教授，博士生导师

2005年7月本科毕业于兰州大学化学化工学院应用化学专业，2010年12月在兰州大学化学化工学院获得无机化学博士学位，在此期间于2009年到2010年在美国布朗大学以联合培养的身份从事博士研宄工作。20H年至今在兰州大学化学化工学院从事无机化学教学和科研工作。现主持国家自然科学基金面上项目一项，甘肃省自然科学基金一项，完成青年基金一项，教育部博士点基金一项；在J.Am.Chem.Soc.,Adv.Mater.,ACSNano,Inorg.Chem,Adv.Funct.Mater.,Chem.Commun,J.Phys.Chem.C等期刊上发表论文50多篇。

http://chem.lzu.edu.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=15&id=180#

黄勃龙，副教授

2003第18届中国青少年科学技术创新大赛中国科学院院长周光钊教授授予最高主席奖，该论文发表了基于光学实验的理论论文。激光波长测量的更准确方法；2007—2010英国剑桥大学圣约翰学院授予“剑桥海外信托基金”；2017/04中国科学院院士/长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室研究员张宏杰教授颁发的无机化学讲座系列荣誉讲师中国科学院。

https://www.x-mol.com/university/faculty/65818