黄小青/徐勇/王璐EES: 酸性碱性全不怕!超薄钙钛矿衍生的Ir基纳米片用于高效电解水

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on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">由于超薄二维金属基纳米结构的巨大表面能,其可控合成仍然面临巨大挑战。为了实现超薄2D金属基纳米结构的各向异性生长,需要借助封端剂,表面覆盖剂可能与金属纳米结构的表面原子相互作用并改变其电子性质,因此限制了对其机理的深入理解。尽管已经付出了巨大的努力来去除表面封盖剂,但从表面完全去除封盖剂是极具挑战性的,且去除封盖剂可能会导致NSs的形态变化,故迫切需要开发高效的策略来制备无封盖剂的2D超薄纳米结构。

基于此,厦门大学黄小青广东工业大学徐勇苏州大学王璐等报告了一种自上而下的策略,通过ZnIr(OH)6钙钛矿氢氧化物的热处理合成无表面封端剂的2D Ir基超薄纳米片(NSs) (1.3 nm)。

该催化剂显示出耐高温(300 °C)的高稳定性和对整体水分解的优异性能,在碱性和酸性电解液中分别仅需1.482和1.508 V的电池电压可达到10 mA cm-2电流密度,显著低于商用Pt/C||IrOx/C(碱性和酸性电解质中分别为1.576 V和1.595 V),d-ZnIr(OH)6 NSs/C的性能超过了大多数报道的水分解催化剂。
原位表征表明,ZnIr(OH)6中丰富的氢键导致了NSs的自组装,形成了交联和褶皱的形貌;当ZnIr(OH)6 NSs在H2/Ar中热处理时,ZnIr(OH)6在50℃-200℃的温度范围内经历脱水和非晶化以形成无定形氧化物,在H2存在下进一步转化为具有结晶Ir和ZnO的d-ZnIr(OH)6 NSs。这项工作不仅为无封盖剂的超薄二维红外纳米结构的制备提供了一种简便的策略,而且促进了多相催化催化剂设计等方面的基础研究。
Ultrathin Perovskite Derived Ir-Based Nanosheets for High-Performance Electrocatalytic Water Splitting. Energy & Environmental Science, 2022. DOI: 10.1039/D1EE03687D


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