我国学者与海外学者合作在酸性介质电解水释氧催化剂研究方面取得进展

　　

图1（a，b）扭转应变的GB-Ta_0.1Tm_0.1Ir_0.8O_2-δ纳米催化剂TEM表征；（c-f）GB-Ta_0.1Tm_0.1Ir_0.8O_2-δ纳米催化剂的几何相位分析；（g，h）Ta_xTm_yIr_1-x-yO_2-δ纳米催化剂的电化学表征

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21776248、21676246）等资助下，浙江大学张兴旺团队与威斯康星大学麦迪逊分校Song Jin团队合作，在质子交换膜电解水制氢领域取得进展，相关研究成果以“掺杂协同扭转应变效应提高酸性释氧电催化剂的活性和稳定性（Torsion strained iridium oxide for efficient acidic water oxidation in proton exchange membrane electrolyzers）”为题，于2021年10月25日在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-021-00986-1。

　　电解水制氢绿色、条件温和，与传统碱性电解槽相比，质子交换膜（PEM）电解水制氢具有电流密度大、能量效率高的优点，但其效率受到析氧反应（OER）电极催化剂效率和稳定性的限制。研究团队开发了一种基于快速热解的材料化工制备新方法，前驱体在较高升温速率下实现快速同步成核，成功制备了一种新型的扭应变Ta_0.1Tm_0.1Ir_0.8O_2-δ纳米催化剂，利用晶界致应变和掺杂的协同作用，调控了活性位点Ir对氧中间体的吸附能，使催化剂对酸性OER表现出优异的活性和稳定性，并在工业运行条件的PEM电解槽中实现了稳定制氢，该工作对电解水制氢领域的发展将起到推动作用（图1）。