酸素発生反応中のルチルIrO2における格子酸素の交換

効率的な酸性水電解装置の開発は、酸素発生反応（OER）中のIrベースの触媒表面の動的変化を理解することに依存しています。このような変化には、劣化、酸化、非晶質化過程が含まれ、これらはそれぞれ材料の触媒性能や耐久性に何らかの影響を与えます。いくつかのメカニズムは酸化物の格子から酸素原子の放出を含み、その程度は触媒の構造によって決まります。水和したIr酸化物の安定性は、OERにおける格子酸素原子の積極的な関与によって損なわれますが、ルチルIrO2はより安定しており、格子酸素の関与については、一般的に使用されるオンライン電気化学的質量分析法の感度が不十分であるため議論の余地があります。ここでは、同位体標識と原子プローブトモグラフィーの組み合わせにより、原子スケールでルチルIrO2のケースを再考し、酸化物格子と水との間の酸素原子の交換を明らかにします。私たちのアプローチにより、触媒の電気化学的に活性な体積を直接視覚化でき、OER中の酸素交換速度の推定が可能になり、これを表面の再構築とその後の劣化の観点から議論します。私たちの研究は、電気化学反応中の表面種の交換を定量的に評価する前例のない機会を提供し、触媒システムの長期的な安定性の最適化に関連します。