熟化诱导嵌入制备超稳定析氧电催化剂：为质子交换膜水电解技术发展助力

为解决商业电化学制氢中阳极析氧反应（Oxygen Evolution Reaction）催化剂在酸性条件下耐久性差，尤其是铱（Ir）催化剂易溶解、再沉积、脱落和团聚的问题，研究人员开展了熟化诱导嵌入策略的研究。结果显示，用该策略制备的催化剂使质子交换膜水电解槽（PEMWE）性能优异，这为高性能催化剂开发提供了新思路。

　　编辑总结：商业电化学制氢中阳极的析氧反应效率常受限于催化剂的耐久性，尤其是在酸性条件下。Shi 等人通过超声和热处理控制铱纳米催化剂在持续熟化的氧化铈载体上的成核，有效地将纳米催化剂嵌入氧化物基质中。这种方法可防止纳米催化剂在运行过程中脱落和团聚，产生卓越的效率和超稳定的性能。此外，该策略适用于其他化合物体系，为开发更多高性能催化剂开辟了道路。
摘要：未来太瓦级质子交换膜水电解槽（PEMWE）技术的应用需要开发低成本、长寿命的高效析氧催化剂。目前，最具活性的铱（Ir）催化剂的稳定性会因 Ir 物种的溶解、再沉积、脱落和团聚而受损。在此，提出一种熟化诱导嵌入策略，将 Ir 催化剂牢固地嵌入氧化铈载体中。低温电子断层扫描和全原子动力学蒙特卡罗模拟表明，通过超声调节载体的生长速率与 Ir 的成核速率同步，是成功合成的关键。使用这种催化剂的 PEMWE 在电流密度为 3 安培 / 平方厘米、Ir 负载量仅为 0.3 毫克 / 平方厘米时，实现了 1.72 伏的电池电压，6000 小时加速老化测试显示电压降解速率为 1.33 微伏 / 小时。