福建物構(gòu)所酸性介質(zhì)中電催化全解水研究取得新進展----中國科學院

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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福建物構(gòu)所酸性介質(zhì)中電催化全解水研究取得新進展

2019-05-23 福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所

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　　在國家自然科學基金、國家重點項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、前沿科學重點研究項目和福建省自然科學基金的支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學國家重點實驗室曹榮課題組與莊巍課題組合作，設計并合成了一種表面可控的IrOx納米材料，該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化分解水的性能。對照實驗和DFT計算結(jié)果共同驗證了通過原料組成的改變能夠?qū)崿F(xiàn)有效調(diào)控表面組成的生成機制以及對催化活性中心結(jié)構(gòu)的影響。該工作是第一次利用六元瓜環(huán)(CB[6])與金屬銥(Ir)納米顆粒之間的相互作用，成功實現(xiàn)表面組成的可控合成。在電解水過程中，該催化劑在10mA/cm²電流密度下的過電位僅為1.56V。同時，其催化活性在5mA/cm²電流密度下能維持20小時以上。利用X-射線吸收光譜和理論計算，證實CB[6]和Ir之間存在的相互作用，這種相互作用有利于提高催化劑的穩(wěn)定性，并定量分析了存在的表面IrOx。相關研究成果發(fā)表在ACS Energy Letters上（DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00553）上。

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福建物構(gòu)所酸性介質(zhì)中電催化全解水研究取得新進展

　　氫能是最有前途的綠色能源形式之一，而水的電催化分解是得到高純度氫的理想過程。近些年來，人們發(fā)現(xiàn)利用固體聚合物電解質(zhì)膜在酸性介質(zhì)中進行水的電解能使得氫氣的生產(chǎn)和分離變得更加容易。因此，對于在酸性介質(zhì)中具有高活性和壽命的金屬Ir基電解水催化劑的研究和開發(fā)也引起許多科研工作者的關注。已有的研究表明，含水的無定形氫氧化物中的Ir3/4 +和配位不飽和的O/Ir原子(IrOx)相比于金屬Ir納米顆粒顯示出更好的催化活性，然而如何可控地合成IrOx以及如何在電解水過程中維持其穩(wěn)定性仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。
　　在國家自然科學基金、國家重點項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、前沿科學重點研究項目和福建省自然科學基金的支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學國家重點實驗室曹榮課題組與莊巍課題組合作，設計并合成了一種表面可控的IrOx納米材料，該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化分解水的性能。對照實驗和DFT計算結(jié)果共同驗證了通過原料組成的改變能夠?qū)崿F(xiàn)有效調(diào)控表面組成的生成機制以及對催化活性中心結(jié)構(gòu)的影響。該工作是第一次利用六元瓜環(huán)(CB[6])與金屬銥(Ir)納米顆粒之間的相互作用，成功實現(xiàn)表面組成的可控合成。在電解水過程中，該催化劑在10mA/cm2電流密度下的過電位僅為1.56V。同時，其催化活性在5mA/cm2電流密度下能維持20小時以上。利用X-射線吸收光譜和理論計算，證實CB[6]和Ir之間存在的相互作用，這種相互作用有利于提高催化劑的穩(wěn)定性，并定量分析了存在的表面IrOx。相關研究成果發(fā)表在ACS Energy Letters上（DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00553）上。
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