铱掺杂三功能锰镍氧化物催化剂驱动尿素辅助水分解制氢研究

本文推荐一种通过回流-退火法制备的铱掺杂锰镍氧化物/碳黑(Ir@MnNiO/C)催化剂，其在碱性条件下展现出优异的三功能电催化性能：析氧反应(OER)电位1.42V、尿素氧化反应(UOR)电位1.27V（vs. Ag/AgCl@10mA cm?2），全解水系统仅需1.86V。该研究为开发贵金属-非贵金属复合催化剂提供了新思路，推动可再生能源存储技术发展。

　　

Highlight

材料

碳黑(Super P? Conductive, 99+%)购自Alfa Aesar。乙酸锰(II)四水合物(≥99%)、乙酸镍(II)四水合物(98%)、尿素(99.0–100.5%)及氯化铱(III)水合物(试剂级)购自Sigma-Aldrich，所有化学品均未经纯化直接使用。

结构表征、化学组成与配位结构

图1a展示了碳黑负载Ir@MnNiO/C复合材料的合成路线。初始材料通过HR-TEM表征，EDS和HAADF图像显示Mn、O元素均匀分布在碳黑球体上(图S7-S8)。图S9a-b展示了MnNiO/C的TEM/HR-TEM图像及其SAED图谱，HAADF-EDS元素映射显示Mn、Ni的分布情况。

结论

通过两步回流-退火法成功制备了三功能电催化剂Ir@MnNiO/C，其在OER、HER和UOR中均表现出卓越性能。TEM和XPS分析证实了Ir、Mn、Ni元素的成功掺杂。该催化剂在10mA cm^?2电流密度下展现1.27V的低UOR电位，全尿素分解系统仅需1.86V，为开发高效能源转换装置提供了新策略。