在這項工作中，我們研究了在石墨烯（BLG）導(dǎo)電雙層上Ir NPs電子結(jié)構(gòu)的變化，這種變化歸因于酸性條件下，在OER下施加電勢所發(fā)生的。我們將原位X射線光電子能譜（PES）和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）結(jié)合起來，揭示了OER中IrO
x活性物質(zhì)這一未公開的電子結(jié)構(gòu)信息。特別地，利用這些技術(shù)獲得了占據(jù)（Ir 4f）和部分占據(jù)（Ir 5d，O 2p）軌道的有價值信息。表明雜化O 2p/Ir 5d水平中電子空穴的形成與氧化銥的電化學(xué)活性有關(guān)。這些空穴導(dǎo)致缺電子氧物質(zhì)的形成，由于OH或H
2O的親核攻擊，這些氧物質(zhì)可能是形成分子氧的中心。此外，我們報告了作為Ir 5d和O 2p雜化和共享電子空穴產(chǎn)生電催化活性的結(jié)構(gòu)描述符，并為合成用于OER的電極材料提供指導(dǎo)。
Figure 1. （A）在懸浮的BLG上濺射的Ir NPs的TEM圖像，插圖：FFT測量和制備的粒度分布；（B）在0.1 M H
2SO
4中，原始石墨烯和石墨烯Ir官能化電極測試OER之前的CV和LSV曲線；（C）OER測試后，懸浮BLG上濺射的Ir NPs的TEM圖像，插圖：FFT測量和粒度分布；（D）OER測試之前和之后，官能化石墨烯電極的EELS光譜。
Figure 2. （A）原位電化學(xué)電池的示意圖；（B）檢測方案；（C）由獨立式BLG覆蓋的多孔SiN
x結(jié)構(gòu)的SEM圖像；（D）0.1 M H
2SO
4存在下，在不同施加電位下Ir 4f電子結(jié)構(gòu)的原位表征；（E）析氧反應(yīng)之前和之后，濺射的20 nm厚Ir薄膜的Ir L-邊緣。
Figure 3. 樣品Ir
0、Ir金紅石和Ir非晶的非原位表征：（A）Ir 4f、（B）VB和O 2s、（C）Ir L-邊緣和（D）O K-邊緣。
Figure 4. DFT計算。
Figure 5. （A）Ir 5d態(tài)雜化重疊O 2p的O K-邊緣和Ir L-邊緣示意圖；（B）在高度穩(wěn)定的金屬氧化物活化后提出的反應(yīng)路徑。
相關(guān)研究成果于2019年由德國馬克斯-普朗克化學(xué)能轉(zhuǎn)換研究所J.J. Velasco-Vélez課題組，發(fā)表在Surface Science（2019, 681, 1–8）上。原文：Electrochemically active Ir NPs on graphene for OER in acidic aqueous electrolyte investigated by in situ and ex situ spectroscopies。
