氮掺杂TiO2基自支撑电极的制备及其电催化性能

《Energy & Fuels》：Preparation and Electrocatalytic Performance of a Nitrogen-Doped TiO2-Based Self-Supported Electrode

氧析出反应催化剂设计与性能优化。本研究开发了一种自支撑电极（N-TNTAs/Ti网负载IrO?），通过氮掺杂TiO?纳米管阵列（N-TNTAs）的负载及IrO?的电子结构调控，显著提升OER活性（431.2 A g?1）和稳定性，机制涉及活性位点富集、电子结构调制及基体协同作用。该设计为电催化系统开发提供新范式。

　　

探索具有高活性、高稳定性和低铱负载量的电催化剂对于质子交换膜水电解（PEMWE）的大规模应用至关重要。在本研究中，设计了一种自支撑电极，该电极由N掺杂的TiO₂纳米管阵列层（N-TNTAs）组成，这些纳米管阵列层覆盖在钛网（Ti mesh）上，随后在N-TNTAs上负载IrO₂，以促进氧演化反应（OER）的动力学和稳定性。IrO₂/N-TNTAs表现出优异的催化稳定性和最高的质量比活性（431.2 A g^–1 IrO₂）。进一步分析表明，N-TNTAs在钛基底上的沉积为IrO₂催化剂的电化学沉积提供了丰富的活性位点。此外，N掺杂对电子结构的调节以及水合IrO₂中高比例的Ir³⁺物种显著提升了OER性能。基底的优异机械性能以及基底与IrO₂之间的协同作用进一步增强了稳定性。这种创新方法在其他电催化系统中的应用前景十分广阔，并为高效催化剂电极结构的合理设计提供了有价值的思路。