李灿院士、李泽龙教授Angewandte Chemie International Edition: Nd诱导Ir-Mn双位点协同策略实现高效酸性析氧
质子交换膜水电解作为绿氢制取的关键技术,其阳极析氧反应亟需兼具高活性与高稳定性的低铱电催化剂。针对当前低铱催化剂中铱含量降低与催化性能难以协同提升的普遍挑战,作者提出通过引入稀土元素钕对Ir-Mn催化体系进行电子结构与几何构型的双重调控,成功构建了具有非对称局域结构的IrNdMnOx催化剂。在低铱负载条件下,该催化剂表现出卓越的综合性能:其面积比活性达到商用IrO2的2.3倍,同时在酸性析氧环境中铱的溶出量较未掺杂IrMnOx降低了50%,结构稳定性显著增强。基于X射线吸收精细结构谱等表征手段,研究发现性能提升源于Nd掺杂所诱导形成的非对称Nd-O-Ir-O-Mn局域配位构型。该独特结构一方面优化了电子分布,缩短了活性位点之间的空间距离,强化了Ir-Mn之间的协同催化作用;另一方面有效抑制了晶格氧参与析氧反应的路径,减缓了活性位点的结构重构与溶解行为,从而在原子尺度上协同提升了催化剂的活性与稳定性。

图1 工作创新性及结构示意图

图2 酸性水氧化催化性能

图3 催化剂结构表征

图4 IrNdMnOx中铱的非原位和原位表征

图5 OER机理分析及DFT计算
相关研究成果以“NdO‐Intensified Dual‐Site Synergy in IrMnOx for Acidic Oxygen Evolution”为题题于2026年1月14日发表在Angewandte Chemie International Edition上,文章的第一作者是赵春阳博士和已毕业的胡伟博士。兰州大学化学化工学院为论文第一完成单位,李灿院士,李泽龙教授为共同通讯作者。本工作得到了国家重点研发计划(2021YFA1501101)、甘肃省科技重大专项计划(24ZDGA009)以及甘肃省科技创新人才计划(24RCKA001)的支持。
文章链接:https://doi.org/10.1002/ange.202520973
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