近日，我所太阳能研究部太阳能制储氢材料与催化研究组（DNL1621组）章福祥研究员团队设计合成了一种单原子铱修饰镍合金催化剂（Ir1Ni），用于碱性电解水析氢、析氧，具有水分子活化与H-H、O-O偶联功能，显著降低了析氢（0.7eV，U=-1.0V）与析氧（0.85eV, U=1.23V）的过电势。
太阳能光催化技术是实现太阳能至化学能转化的重要方式之一，而高效助催化剂的开发是实现高效光化学转化的重要一环。近年来我所DNL1621组致力于通过电催化剂的优化设计开发高效光催化助催化剂，在电催化析氢（Small，2022）、电催化析氧（J. Am. Chem. Soc.，2023；J. Phys. Chem. C，2021）等催化剂设计合成与机理研究方面取得系列进展。
本工作中，研究团队设计合成了一种MoO2氧化物负载的单原子铱修饰镍合金电催化剂（Ir1Ni@MoO2），展示了优异的碱性电解水析氢（48.6mV，-10mA/cm2）、析氧（280mV，10mA/cm2）性能。原位表征和密度泛函理论计算结果表明，Ir1/Ni界面可显著降低了氢结合能，而Ir单原子修饰可促进Ni物种的表面重构进而提高OH中间物种的覆盖度，降低OER的速控步电势。单原子Ir1Ni合金催化剂的开发有望作为助催化剂用于高效太阳能光化学转化，降低贵金属含量，为绿氢制备规模化奠定基础。
相关工作以“Single Atom Iridium Decorated Nickel Alloys Supported on Segregated MoO2 for Alkaline Water Electrolysis”为题，于近日发表在《先进材料》（Adv. Mater.）上。该工作共同第一作者为我所DNL1621组博士后王彬和博士研究生李江南。相关研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院国际合作计划等项目，以及北京光源机时等支持。（文/图 王彬）
