设计用于析氧反应（OER）的高效单原子催化剂（SACs）对于水分解至关重要。然而，OER过程中孤立的活性位点的自重构不仅影响催化活性，而且影响了研究人员对其结构性质关系的理解。

有鉴于此，湖南大学谭勇文教授报道了一种采用了一种简单的自重构策略来制备单原子Ir催化剂，其中将孤立的Ir原子可控地沉积在独立的纳米孔(Ni_0.74Fe_0.26)₃P上（Ir/NiFeP），该SAC具有较高的催化OER性能，低的超电势和小的Tafel斜率，效果优于IrO₂。

文章要点

1）研究人员使用电化学选择蚀刻方法制备出纳米孔(Ni_0.74Fe_0.26)₃P（NP-NiFeP），然后，使用IrCl₃-KOH作为电解质溶液，通过循环伏安法（CV）将Ir原子沉积在NP-NiFeP上，生成预催化剂（NP-Ir/NiFeP），Np-Ir/NiFeP在碱性溶液中电化学活化后，经过表面自组装，进一步稳定了孤立的Ir原子，形成了理想的催化剂(Np-Ir/NiFeO)。

2）HAADF-STEM图像显示，孤立的Ir原子均匀分布在非晶态Ni(Fe)(氧)氢氧化物的表面。线扫描强度分布和HRTEM进一步证实了Ir原子的单原子性和重构表面的非晶态性。STEM能量色散X射线能谱(EDX)元素图谱表明，该材料由Ir、Ni、Fe、P和O元素组成，其中Ir均匀分布在表面上。用X射线光电子能谱(XPS)分析了催化剂的化学组成和氧化状态。结果表明由于Ir原子与载体之间的电子相互作用，Ir原子相对于金属Ir带正电荷。此外，通过催化剂的X射线吸收近边结构(XANES)谱和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱进一步研究了催化剂的电子结构和配位结构。与Np-Ir/NiFeP相比，Np-Ir/NiFeO的FTEXAFS谱中Ir-O壳层的强度增加，表明孤立的Ir原子经过表面自重构后进入了更稳定的状态，具有更高的价态和更多的氧配体。基于DFT中结构模型的NP-Ir/NiFeO的FT-EXAFS拟合表明，每个Ir原子都是由4个来自氧配体的O原子和2个来自吸附的羟基或水基团的O原子配位的，进一步证明了Ir的单原子性质。

3）经过电化学活化后，孤立的Ir原子转变为价态更高、氧配体更多的稳定状态。同时，优化后的催化剂(NP-Ir/NiFeO)表现出低过电位、高质量活性和长时间稳定的高OER性能，远远优于商用IrO₂和大多数文献报道的催化剂。

4）通过使用Operando X射线吸收光谱(XAS)和密度泛函理论(DFT)计算结果表明，孤立的Ir原子在OER过程中通过去质子化过程经历了从单个活性中心到多个活性中心的变化，这是导致其具有优异OER催化性能的原因。此外，在过电流变条件下，表面的Ni(Fe)氢氧化物可以形成收缩结构，以进一步固定孤立的Ir原子，使其具有良好的稳定性。

Jiang, K., Luo, M., Peng, M. et al. Dynamic active-site generation of atomic iridium stabilized on nanoporous metal phosphides for water oxidation. Nat Commun 11, 2701 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-16558-1

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16558-1