用于氢 evolution reaction（HER）的倒置碳壳铱核介孔结构电催化剂

《Bulletin of the Chemical Society of Japan》：Inverted carbon-shell iridium-core mesoporous structured electrocatalyst for HER

通过构建铱纳米颗粒（1-3 nm）为核、多孔碳壳为壳的逆结构催化剂，研究显示在低于1 wt%铱含量时，其HER性能（34 mV@10 mA/cm2）可与商用铱基催化剂媲美，有效减少铂族金属需求并转向催化剂中心支撑合成策略。

　　

摘要

在水电解过程中，电催化剂及其载体的纳米结构设计对于通过降低过电势来提高催化效率至关重要。铂（Pt）被广泛用于阴极的氢气演化反应（HER），但其价格昂贵，因此采用了核壳结构来减少所需铂的用量。通常，直径为1至2纳米的铂纳米颗粒（Pt NPs）均匀分散在炭黑载体上以形成这种结构。核壳催化剂已被广泛研究，各种衍生物也得到了系统性的开发和评估。

本文展示了一种反向结构，即壳-核结构，其中催化剂作为核心，载体作为外壳。通过多巴胺聚合反应，成功合成了直径为1至3纳米的铱（Ir）纳米颗粒作为催化剂核心，并将其封装在由多巴胺衍生的介孔碳壳中。当铱含量低于1 wt%时，这种反向壳-核催化剂表现出与商用铱纳米颗粒催化剂相当的催化活性。具体而言，所合成的催化剂在10 mA/cm2电流下的过电势约为34 mV，与商用金属基铱纳米颗粒催化剂相当。这种方法将铂族金属（PGMs）的使用量降低到1 wt%以下，使研究重点从以载体为中心的催化剂涂层转向以催化剂为中心的载体合成。

图形摘要

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