Synthese und Aktivitäten von Rutil IrO2- und RuO2-Nanopartikeln zur Sauerstoffentwicklung in sauren und alkalischen Lösungen

Die Aktivitäten der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) auf Katalysatoren auf Iridiumoxid- und Rutheniumoxidbasis gehören zu den bisher höchsten bekannten. Allerdings sind die OER-Aktivitäten von thermodynamisch stabilem rutilen Iridiumoxid (r-IrO2) und rutilen Rutheniumoxid (r-RuO2), normiert auf die Katalysatormasse oder die wahre Oberfläche, nicht gut definiert. Hier berichten wir über eine Synthese von r-IrO2- und r-RuO2-Nanopartikeln (NPs) mit ∼6 nm und untersuchen deren OER-Aktivitäten in sauren und alkalischen Lösungen. Sowohl r-IrO2- als auch r-RuO2-NPs waren hochaktiv für OER, wobei r-RuO2 bis zu 10 A/goxide bei 1,48 V gegenüber der reversiblen Wasserstoffelektrode aufwies. Im Vergleich zeigten r-RuO2-NPs leicht höhere intrinsische und massenspezifische OER-Aktivitäten als r-IrO2 in sauren und basischen Lösungen. Interessanterweise zeigten diese Oxid-NPs unter OER-Bedingungen eine höhere Stabilität als kommerzielle Ru/C- und Ir/C-Katalysatoren. Unsere Studie zeigt, dass diese r-RuO2- und r-IrO2-NPs als Maßstab bei der Entwicklung aktiver OER-Katalysatoren für Elektrolyseure, Metall-Luft-Batterien und photoelektrochemische Wasserzersplitterungsanwendungen dienen können.