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光电极化学水氧化过程中氧化铱化学转变的原位观测
摘要： 氧化铱是少数能在酸性和碱性条件下催化析氧反应（OER）的催化剂之一。理解IrOx在实际光电化学条件下的反应机制对开发集成式水分解系统至关重要。本研究基于溅射IrOx薄膜与p+n-Si光吸收体（界面处设有溅射金层），在pH 1水溶液中制备出高效OER光阴极。通过原位高能分辨荧光检测X射线吸收光谱（HERFD XAS），我们监测了pH 1水溶液中电化学及光电化学（PEC）水氧化反应过程中IrOx的氧化态变化。研究发现：在前催化区随着阳极电位升高，Ir平均氧化态逐渐增加；而在氧气析出条件下Ir氧化态降低。该现象在暗态阳极和光照光阴极上均得到一致验证。但当IrO2厚度增至2-3 nm时，光谱变化显著减弱且未观察到OER起始后的氧化态还原，这是由于体相晶格氧位点因表面/体相比降低而无法参与氢氧化物形成的缘故。更广泛而言，本研究所开发的原位方法可推广至其他材料体系，为反应机制探索提供有力工具并赋能催化剂设计。
关键词： 析氧反应（OER）、电化学与光电化学（PEC）、高能量分辨率荧光探测X射线吸收光谱（HERFD XAS）、氧化铱、原位表征方法
更新于2025-09-23 15:23:52
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氧化铱纳米颗粒修饰的碳纳米管气体传感
摘要： 研究了掺杂氧化铱纳米颗粒的多壁碳纳米管（IrOx-MWCNTs）用于检测二氧化氮和氨等有害气体的性能。采用基于水解和酸缩合生长机制的两步法合成了金属氧化物纳米颗粒，并将其用于修饰碳纳米管侧壁。在不同实验条件下，与裸碳纳米管相比，氧化铱纳米颗粒修饰的碳纳米管材料对NH3和NO2表现出更高且更稳定的响应，由此确定了最佳工作温度，并估算了检测限和定量限。此外，采用多种形貌与成分表征技术对所用纳米材料进行了研究，并提出了气体传感机制。
关键词： 碳纳米管、相对湿度效应、金属纳米粒子、氧化铱、化学电阻式气体传感器
更新于2025-09-23 15:22:29
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具有超低贵金属负载量的纳米多孔SnO?/Fe?O?/IrO?薄膜复合电极的增强型析氧反应活性
摘要： 在中性pH条件下，导电SnO?层与少量IrO?表面助催化剂可提升纳米多孔Fe?O?电极的析氧反应催化效率。因此采用原子层沉积技术在阳极氧化铝模板上依次制备SnO?、Fe?O?和IrO?薄层。首先通过导电SnO?层修饰Fe?O?电极并进行不同退火处理以优化催化性能，稳态电解、电化学阻抗谱、X射线晶体学及X射线光电子能谱联合分析表明：当两层均呈非晶态时，催化转化与电子提取效率最高。随后在电极表面沉积极低铱负载量（7.5 μg cm?2）的微量IrO?，该电极在黑暗条件下展现出优异的长期稳定性（至少15小时），并在η=0.38 V/pH 7时达到最大稳态电流密度0.57±0.05 mA cm?2（η=0.48 V时为1.36±0.10 mA cm?2）。相比同几何结构的纯Fe?O?电极，该结构实现了载流子分离，并使光电解水氧化起始电位降低300 mV。
关键词： 氧化铱、水分解、纳米结构、氧化铁、原子层沉积
更新于2025-09-10 09:29:36
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不同膜厚的溅射氧化铱薄膜的电致变色特性
摘要： 氧化铱是一种阳极电致变色材料，通过电化学氧化呈现蓝黑色，还原后转为透明。本研究采用H2O气氛反应溅射法制备了厚度20至400纳米的水合非晶氧化铱薄膜，测试了其漂白态与着色态的透过率光谱及响应时间。根据朗伯定律，漂白态与着色态透过率均随膜厚增加而降低，在600纳米波长处测得两态吸收系数分别为3.2×103和1.1×10? cm?1，表明几乎所有铱原子都参与电化学反应并促成颜色变化。400纳米厚薄膜获得最大81%的透过率变化，但响应速度与透过率变化存在权衡关系——膜厚增加会减缓响应速度，厚膜的着色/漂白响应时间达数十秒量级。
关键词： 电致变色、光学透过率、氧化铱
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于四甲基硫脲（TMTU）氧化还原电解液的混合电致变色器件用氧化铱催化剂
摘要： 本研究报告了溅射镀膜氧化铱薄膜作为电致变色器件中四甲基硫脲/四甲基甲脒二硫化物（TMTU/TMFDS2+）氧化还原反应对电极（CE）的研究。涂覆于透明导电氧化物（如掺氟氧化锡F:SnO2）表面约5纳米厚的氧化铱（IrOx）薄膜，在电致变色器件中展现出优异的催化性能和出色的循环稳定性。电化学阻抗谱（EIS）结果表明，电荷转移电阻（Rct）主要受溅射过程中氧流量及膜层厚度影响。低氧流量下制备的IrOx薄膜比完全氧化的氧化铱薄膜具有更低的电荷转移电阻，但亚化学计量比的膜层透光性较差，因此适用性较低。实验采用氧流量≥50标准立方厘米每分钟（sccm）、厚度5纳米的完全氧化高透光（可见光区透光率Tvisible=86%）IrOx膜层，其在1V偏压下对氧化还原电解质的Rct为25Ω·cm2。循环伏安测试显示该IrOx涂层电极对相同氧化还原电解质呈现典型的准可逆特性。经过550次电致变色循环测试表明，5纳米厚IrOx膜层配合TMTU/TMFDS2+电解质足以维持稳定的电致变色窗口。
关键词： 溅射镀膜、氧化还原电解质、氧化铱、电致变色器件、四甲基硫脲
更新于2025-09-04 15:30:14