新策略能有效稳定负荷型低铱催化剂的长期稳定性

华东理工大学教授杨化桂、副教授刘鹏飞、教授戴生发现了媒体起源溶解诱导物种捕获效应，能有效稳定阳极氧分析催化剂反应(OER)强氧化环境的稳定性加深了对非氧化物材料作为OER催化剂载体的工况结构关系的理解，为超薄催化电极结构的可控构建提供了新的思路，有利于大大降低PEM电解水技术对贵金属的高度依赖性。相关研究最近在德国发表。

可再生资源驱动的质子交换膜(PEM)电解水制氢技术是处理能源枯竭和环境污染问题的有效途径。然而，它的大规模部署仍然高度依赖贵金属催化电极材料，其中铱在OER中(Ir)基催化剂的用量已成为制约该技术未来发展的关键。过渡元素氮化物具有类金属的导电性，是一种理想的新型电催化剂载体。然而，过渡元素氮化物在OER强氧化环境中的结构演变严重影响了催化剂的长期稳定性，识别其稳定工况的真实效果关系有利于新型负荷低铱催化剂材料的可控构建。

研究团队以IR/氮化钛为基础(TiN)负荷催化剂是一种模型材料，它跟踪了其在长期OER过程中的结构演变趋势，发现了一种物种捕获效应，通过媒体失衡反向增强催化剂的稳定性。具体来说，随着反应的进行，Tin媒体逐渐氧化溶解，而一些Ti物种被催化剂表面捕获，往往形成不定形氧化铱的表面Ti导向(IrOx)稳定结构，进而有效抑制活性非晶IrOx的进一步溶出。

进一步，研究小组根据该策略建立了新的负荷催化剂。检测数据显示，利用催化剂，Ir的溶出在反应过程中减少了89%，性能衰减速度减少了83%。值得一提的是，这种材料结构在工作条件下自适应溶出的特点，也在催化层中引起了独特的自变厚效应，避免了超薄催化涂层结构的完整性、机械稳定性和平面电导率差的问题。