質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)（PEMWE）是極具應(yīng)用前景的制氫技術(shù)。其中陽極側(cè)氧析出反應(yīng)（OER）是PEMWE的瓶頸之一。由于缺乏穩(wěn)定高效且低成本的OER催化劑，PEMWE規(guī)模化應(yīng)用受到阻礙。本項目制備了用于OER的銥釕二元氧化物與銥釕鎳三元氧化物催化劑，研究了熱處理溫度、銥釕比例、鎳摻雜比例等因素對催化劑氧析出性能的影響，通過電化學(xué)測試與物理化學(xué)表征測試揭示了催化劑的構(gòu)效關(guān)系，為OER催化劑的設(shè)計與制備提供了潛在可行的方案。

本項目主要目標(biāo)在于利用簡單快捷的方法可控合成高性能的OER催化劑，并研究催化劑的構(gòu)效關(guān)系，具體如下：

1）研究銥釕二元氧化物催化劑中熱處理溫度與銥釕比例對性能的影響，得到最佳熱處理溫度與銥釕比例，并解釋性能差異原因；

2）研究銥釕鎳三元氧化物催化劑中鎳摻雜比例與鎳前驅(qū)體對性能的影響，得到最佳鎳摻雜比例與鎳前驅(qū)體，并解釋性能差異原因；

3）在電解槽中進(jìn)行放大實驗，進(jìn)一步驗證催化劑性能。

本項目成果如下：

1）利用堿性水解-熱處理氧化法合成了OER催化劑，制備方法簡單快捷且可控；

2）400℃熱處理溫度下制備的Ir_0.4Ru_0.6O_x催化劑在10 mA cm^-2電流密度下過電勢為241 mV，具有較高活性。100 mA cm^-2電流密度下至少穩(wěn)定運行50 h。Ir、Ru之間具有較強相互作用，二者相結(jié)合使催化劑同時利用了Ir的穩(wěn)定性與Ru的活性；

3）以NiCl₂·6H₂O為前驅(qū)體制備的IrRuNi_0.1O_x催化劑在10 mA cm^-2電流密度下過電勢為252 mV，在三電極電解池中，能夠在10 mA cm^-2電流密度下至少穩(wěn)定運行280 h，在電解槽中，能夠在1 A cm^-2電流密度下至少穩(wěn)定運行45 h。Ni摻雜有效調(diào)控了催化劑電子結(jié)構(gòu)，對活性與穩(wěn)定性具有促進(jìn)作用。