近日，郑州大学化工学院张冰教授课题组在亚纳米团簇催化剂研究中取得重要进展。团队通过对电子结构和形貌结构的精心设计，成功调控出负载在核壳双金属氧化物表面的亚纳米Ir团簇，该催化剂在广泛的pH范围内表现出优异的电解水性能。
构建活性原子几乎完全暴露的亚纳米团簇催化剂是提升原子利用效率与催化活性的一个极具潜力的途径。尽管在合成亚纳米团簇方面已有大量研究，但在指定载体上实现金属团簇的均匀可控分布仍面临挑战，尤其是在高金属负载条件下。因此，寻找有效策略以防止金属团簇在合成及反应过程中聚集为纳米颗粒依然是当前研究的重点。载体表面性质对金属前体分子的吸附/分散及生成簇的稳定性发挥着不可或缺的作用。因此，设计合适的支撑材料以确保其高度稳定，并与金属团簇有效相互作用，以防止金属聚集，是实现突破的重要方向之一。金属氧化物作为亚纳米金属团簇的载体，在碱性条件下展现出良好的结构稳定性，但在酸性和中性环境下催化水分解的耐久性不足。此外，核壳结构的构建有望优化转运与反应之间的权衡，有效利用催化活性物质，从而提升催化剂的整体性能。基于此，该团队采用受限原位外溶策略构建了一种核壳钴铈双金属氧化物，其表面负载高覆盖率的亚纳米级Ir团簇（Ir cluster@CoO/CeO2）。该催化剂在广泛pH范围内表现出优异的电解水性能。
研究成果以“High Coverage Sub-Nano Iridium Cluster on Core–ShellCobalt-Cerium Bimetallic Oxide for Highly Efficient Full-pHWater Splitting”为题，发表于国际权威期刊《AdvancedScience》。论文第一作者为张黎丽博士生，通讯作者为尚会姗副研究员。
该研究得到了国家区域创新发展联合基金重点项目和国家自然科学青年基金等资助。
文章链接：http://doi.org/10.1002/advs.202407475
