Directed Electron Modulation Stabilizes Iridium Oxide Clusters for High‐Current‐Density Oxygen Evolution

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作者
He Xian,Jiaqi Tan,Bohan Deng,Wei Zhao,Zhuting Zhang,Zhichuan Zheng,Yufeng Wu,Chong Yang,Xi‐Bo Li,Ming Lei,Hongyi Liu,Kai Huang,Hui Wu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202416385
摘要

Abstract The rapid advancement of the green hydrogen industry has driven a surge in demand for devices that operate over a broad range of current density. Despite this, the development of stable iridium‐based catalysts for high‐current‐density applications in oxygen evolution reactions remains a significant challenge. In this study, directed electron modulation (DEM) of iridium oxide clusters on cobalt hydroxide nanosheets is achieved using a cyclic Joule heating strategy in pure water. The strategy achieves a rapid change of environmental energy during electronic modulation through Joule heating, which ensures strong electronic coupling between IrO 2 and Co(OH) 2 without significant changes in initial catalyst nanostructure and cluster size. Directed electron modulation optimizes the reactant adsorption ability of the active center (IrO 2 cluster) and corresponding reaction kinetics are improved, resulting in the catalyst (DEM‐IrO 2 @Co(OH) 2 ‐NF) showing excellent performance. The DEM‐IrO 2 @Co(OH) 2 ‐NF exhibits excellent catalytic activity in alkaline electrolytes with only 296 mV overpotential up to 1 A cm −2 and no significant degradation in 1000 h stability test at 1 A cm −2 . Additionally, the anion exchange membrane electrolyzer using DEM‐IrO 2 @Co(OH) 2 ‐NF||Pt/C requires only 1.68 V at 1 A cm −2 and remains stable for 200 h. This work will provide new directions for optimization of active centers.
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