近年来，人们开始研究多场耦合，特别是光辅助电催化，以进一步提高析氧反应（OER）的效率。

近日，陕西师范大学刘生忠教授，闫俊青，斯威本科技大学马天翼报道了采用溶剂热法合成了一种负载纳米IrO_x颗粒的IrO_x@In₂O₃异质结。

文章要点

1）研究人员首次研制了原位UV–Vis吸收反应器，用于实时测量In和Ir前驱体的非均相成核。结果表明，In₂O₃颗粒首先完成成核，然后IrO_x颗粒全部负载到In₂O₃表面。球差校正的TEM和XRD分析证实，在溶剂热过程中几乎没有Ir元素掺杂到In₂O₃晶格中。此外，X射线光电子能谱（XPS）和X射线光电子能谱（XAFS）测试表明，样品中存在一定数量的Ir³⁺物种和大量的表面O缺陷位点以及吸附的−OH基团。O-EELS结果表明，−OH基团主要分布在负载IrO_x粒子的表面。

2）极化曲线表明，与裸In₂O₃样品和商用合成IrO₂样品相比，IrO_x@In₂O₃样品具有最佳的电催化水氧化性能。在电流密度为10 mA/cm²时，过电位为190 mV，塔菲尔斜率为55 mV/dec。这一性能优于文献中报道的基于IrO₂的样品。当引入1.8 mW/cm²的弱光时，电流密度为10 mA/cm²和50 mA/cm²时，OER活性分别提高到176 mV和210 mV。随着光照功率的增加，过电位几乎没有变化。原位EIS图表明，与黑暗条件下相比，光照导致界面电阻和溶液电阻明显下降。降低的电阻仅增强了光催化的前导和电辅助OER过程，并且对随后的电催化反应的支配影响很小。

3）UPS结果证实了E_f的位移，表明IrO_x纳米粒子与In₂O₃之间存在紧密的接触。此外，密度泛函理论（DFT）计算证实，IrO_x负载后d带中心比裸露In₂O₃负载后的d带中心减小，从而有利于OER。

这项工作将有助于设计基于IrO₂的OER材料，从而提高对OER的认识。

参考文献

Yumei Yang, et al, IrOx@In₂O₃ heterojunction made of individually crystallized oxides for weak-light promoted electrocatalytic water oxidation, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202112042

https://doi.org/10.1002/anie.202112042