日益稀缺的铱（Ir）及其金红石型氧化物（IrO₂）（目前最先进的析氧反应（OER）催化剂）正在推动着人们不断开发高活性廉价的混合Ir氧化物（Ir_xM_1−xO₂）。尽管钌（Ru）在IrRu混合氧化物纳米颗粒（Ir_xRu_1−xO₂ NPs）中的电化学稳定性，特别是在高相对含量时的电化学稳定性很少被人关注，但由于其高的OER活性使其得到了广泛的应用。

近日，德国于利希研究中心Serhiy Cherevko，Daniel Escalera-López，卡尔斯鲁厄理工学院Jan-Dierk Grunwaldt报道了深入研究了火焰喷雾热解法制备的结构精准的Ir_xRu_1−xO₂纳米粒子在动态操作条件下，与组成和相有关的稳定性。

文章要点

1）研究发现，制备的纳米颗粒（Ir_xRu_1−xO_y）呈非晶态珊瑚状结构，具有含水的Ir-Ru氧化物相，在合成后的热处理过程中，完全转变为金红石型结构，然后在NP的最顶部表面选择性地富集Ir。

2）结果表明，在RuO₂基体中掺入Ir可使Ru的溶解减少约10倍，但其代价是Ir的固有稳定性恶化，而与存在的氧化相无关水合Ir_xRu_1−xO_y NPs的稳定性比金红石型Ir_xRu_1−xO₂差1000倍，在严重的Ru浸出作用下，向单金属水合IrO_y的活性快速集中。

3）对于金红石型Ir_xRu_1−XO₂，研究人员通过顺序开启/关闭OER揭示了Ir和Ru的稳态溶解，以及表面Ru物种在OER活性中的关键作用：最小的Ru表面损失（<1 at.%）所测Ir_0.2Ru_0.8O₂的OER活性相当于未测Ir_0.8Ru_0.2O₂的OER活性。而在NP最高表面富集Ir，减轻了Ru的选择性溶解，是NP稳定的原因。

这些结果表明，富Ru的Ir_xRu_1−xO₂纳米颗粒是一种可行的长期用于电解水的催化剂，在降低成本方面有显著的效果。

参考文献

Daniel Escalera-López, et al, Phase- and Surface Composition-Dependent Electrochemical Stability of Ir-Ru Nanoparticles during Oxygen Evolution Reaction, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c01682

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01682