Home / 研究動態

Suppressing iridium over-oxidation via catalyst–support interactions on tungsten oxide nanowires revealed by in-situ XPS for durable, low-loaded PEM water electrolysis, Applied Catalysis B: Environment and Energy, 382,125919(2026)
以原位光電子能譜揭示銥觸媒與氧化物奈米線之催化劑-載體交互作用抑制觸媒過氧化並實現長效之低銥負載PEM電解水
Lu-Yu Chueh, Yu-Chen Chien, Yu-Wei Hsu, Zun-Wei Wang, Ding-Huei Tsai, Chang-Ming Wu, Shao-Chu Huang, Hsiang-Jung Chen, Han-Yi Chen, Meng-Hsuan Tsai, Chia-Hsin Wang, Chueh-Cheng Yang*, Yung-Tin (Frank) Pan*
2026/05/07
銥（Ir）的高昂成本，以及銥基催化劑在低負載條件下於質子交換膜水電解（PEMWE）中穩定性差的問題，仍是其大規模應用的主要障礙。本研究開發了一種液相載入法，實現了氧化銥（IrOx）奈米顆粒在氧化鎢奈米線（WOxNW）上的均勻錨定與活化。所製備的 IrOx/WOxNW 異質結構在酸性條件下展現出提升的析氧反應（OER）活性與穩定性。原位近常壓 X 射線光電子能譜（In-situ NAP-XPS）顯示，該結構有效抑制了銥向高價態（>4+）的過氧化，而這種降解路徑在常見的「銥黑」（Ir Black）催化劑中非常明顯。非破壞性 XPS 深度剖析表明，WOx 有助於穩定由金屬 Ir0 核心和 Ir4+ 外殼組成的核殼結構，而銥黑在類似條件下則會完全氧化。結合密度泛函理論（DFT）計算，此結構特徵為提升的 OER 動力學提供了理論依據。在10 mA/cm2 的半電池測試中，該催化劑在 100 小時內實現了僅 15.7 mV/h 的低降解率，且銥流失極小（0.003 ppm）。在 PEMWE 實際運行中，在僅 0.33 mgIr/cm2的低銥負載下，該催化劑能在 1.61 電壓下提供1 A/cm2 的電流密度，並穩定運行超過 200 小時。本研究是少數利用原位技術將催化劑—載體交互作用與抑制降解聯繫起來的研究之一，為開發PEM電解水生產綠氫提供了一種具前景的解決方案。