与碱性水电解技术相比，酸性水电解表现出更高的能量转换效率和更快的离子迁移。然而，大多数金属氧化物在强酸性阳极氧化过程中通常表现出较差的催化活性和较低的溶解阻力。
与Ru基催化剂相比，Ir基催化剂在酸性电解质中具有更好的电化学稳定性，但Ir基催化剂在OER中通常表现出较低的催化活性，以及Ir的超低土丰度使其价格高于其他贵金属。因此，在开发优良的Ir基催化剂时，必须同时考虑催化活性、电化学稳定性和原子利用率等问题。基于此，南京大学刘力哲、河海大学王沛芳和周钢等将一些F元素引入MnO2中作为光腐蚀中心，然后在室温下在IrCl3溶液中进行光驱动的阳离子交换反应，以制备出IrMnOF@Ir酸性析氧催化剂。1. 引入的F元素有效地降低Mn−O键的键合强度，导致Ir阳离子有序取代，形成具有较高反应活性的Ir原子链，可根据实际需要控制引入的Ir含量，有效提高原子利用率；2. Ir原子与配位F阴离子之间的键合作用强，有利于提高电化学稳定性；3. 由原子无序度引起的自旋相关熵差，不仅调节了原子链和原子团簇之间的动态轨道重组，而且还通过减少多电子-声子散射，提高了载流子的迁移能力。因此，所制备的IrMnOF@Ir催化剂在酸性条件下具有优异的电化学活性，其Tafel斜率为58.3 mV dec−1，优于商业IrO2(95.9 mV dec−1)催化剂；该催化剂在200 mV过电位下的质量活性为410.2 A gIr−1，分别是MnOF@Ir、MnO2@Ir和IrO2的2.1、2.83和59.4倍。此外，IrMnOF@Ir在10 mA cm−2电流密度下连续运行200小时而没有发生明显的性能下降，并且其组分和结构也没有发生明显变化。基于以上结果，该项工作证明通过引入动态稳定的活性位点来增强酸性OER的可行性，为设计高效稳定的酸性条件下工作的催化剂提供了思路。Light-driven Orderly Assembly of Ir-atomic Chains to Integrate a Dynamic Reaction Pathway for Acidic Oxygen Evolution. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202301128
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