能源在我们的现代社会中发挥着核心作用。由于日益严重的能源危机和环境问题，寻求清洁和可持续的能源正在成为最重要的全球性问题之一，并引起了世界各地研究人员的日益浓厚的兴趣。特别是电催化、热催化和光催化等能源催化研究，可以极大地提高能量存储和转换的效率，甚至可能创造新的能源利用方式，成为一个重要的方向。因此，了解这些能源相关过程的基本物理化学机制将促进更高效的功能材料和能源设备的开发。在过去的十年中，中国的研究人员在能源和催化领域做出了大量努力并取得了重大进展。近日，美国化学会国际著名期刊The Journal of Physical Chemistry C特别制作了一期虚拟特刊“Energy and Catalysis in China“重点介绍了中国大陆研究人员最近取得的实验和理论进展，涵盖了从高效能源材料的开发到原位/操作表征、机制研究和理论模拟等主题。我组pH通用碳纳米管负载NiIrx合金析氧反应 (OER) 电催化剂研究工作（J. Phys. Chem. C, 2021, 125, 26003-26012）被收录其中。
开发高效和 pH 通用的OER电催化剂，减少贵金属用量，同时提高催化性能，对于水电解槽的商业应用至关重要。基于此，我组在碳纤维纸 (CFP) 基底上原位生长 NiIrx/碳纳米管 (CNT) 混合纳米结构，可在宽 pH 范围内实现高效 OER。在 0.5 M H2SO4 中，NiIrx/CNT/CFP 电极在10 mA cm-2时的过电位为 196 mV ，明显优于 Ni/CNT、Ir/CNT 和 NiIrx 材料。同时，在碱性溶液中也表现出高性能（10 mA cm-2 过电位为 220 mV）。原位生长的方法保证了基底和催化剂之间的紧密接触，并且碳纳米管为活性位点提供了高导电性和高暴露表面积。密度泛函理论计算表面Ni 的引入触发了 Ir 和 Ni 之间的电子耦合，从而调节了 OER 中间体的吸附能。该工作不仅证明了贵金属和载体之间的协同作用，还证明了贵金属和非贵金属之间的协同效应。我组博士研究生乔玉彦是该工作的第一作者。上述工作得到了科技部重点研发专项，国家自然科学基金和中国科学院国际合作项目等项目的支持。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jpcc.1c07475。
虚拟特刊链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.2c00111?ref=vi_energy-catalysis-china。