科研进展

    2024年5月9日，日本理化研究所可持续资源科学中心研究人员利用二氧化锰成功合成六价铱氧化物新型催化剂，减少了约95%的铱使用量。在电解水制氢过程中，该催化剂质量比活性（1.7×10⁵安/克铱）和周转数（1.5×10⁸）均超过现有铱氧化物的标准。特别是应用在质子交换膜电解槽中时，能够以82%的效率连续生产超过3000小时的氢气而不会出现性能下降。

    开发低成本且高效的催化剂是绿氢大规模制备的主要挑战。目前，氧化铱被广泛认为是电解水制氢中性能最优的析氧反应催化剂之一。但氧化铱的价格较高，每克为数十到数百美元。

    为解决上述难题，研究团队首先将铂涂层钛网上电沉积的二氧化锰浸入含有六氯合铱酸钾的0.01摩尔硫酸溶液中，并在95℃的条件下进行处理，制备出铱催化剂前体（Ir-pre）。此过程涉及从氯到氧的配体替换。随后，将Ir-pre在空气中退火至450℃，最终制得六价铱氧化物。铱负载量由2~4mgIr/cm²降至0.08mgIr/cm²。该催化剂用于质子交换膜电解槽电解水制氢时，在2.0伏电池电压下电流密度达到4.0A/cm²，且保持出色的活性和稳定性。该研究为质子交换膜电解水制氢技术的大规模推广提供可行解决方案。

来源：Ailong Li, Shuang Kong, Kiyohiro Adachi, et al., Atomically dispersed hexavalent iridium oxide from MnO2 reduction for oxygen evolution catalysis. Science, 2024, 384, 666-670 .

原文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg5193