Construction of Porous Nanoribbon-interwoven Ir1Ru3/TiO x N y Film Electrodes and the Mechanism Underlying Enhanced Performance in the Acidic Oxygen Evolution Reaction

doi:10.7503/cjcu20250265

Abstract

Abstract:

The binder-free porous nanoribbon-interwoven Ir₁Ru₃/TiO _x N _y thin-film electrode was fabricated through a combined process of reduced-pressure filtration， ion exchange， thermal nitridation and impregnation reduction. Systematic investigations were conducted to elucidate the effects of microstructure and varying precious metal loadings on the catalytic activity and stability for acidic oxygen evolution reaction（OER）. The charge transfer dynamics at the interface and electronic transport mechanisms in the binder-free system were comprehensively analyzed， revealing the intrinsic enhancement mechanism for OER performance. Electrochemical characterization demonstrated that the Ir₁Ru₃/TiO _x N _y thin-film electrode with a noble metal loading of 10.5%（mass fraction） exhibited outstanding OER activity with overpotentials of 199， 233 and 368 mV at current densities of 50， 100 and 500 mA/cm²， respectively. Notably， the electrode showed exceptional stability with a minimal voltage decay rate of 0.265 mV/h during a 200 h durability test at 20 mA/cm². These performance metrics significantly surpassed those of the binder-containing Ir₁Ru₃/TiO _x N _y thin-film electrode with identical precious metal loading（278 mV@50 mA/cm²， 312 mV@100 mA/cm²， 466 mV@500 mA/cm² and a 100-hour decay rate of 1.7 mV/h）. This study provides novel insights into the rational design of high-performance acidic oxygen evolution reaction electrodes for high current densities.

Key words: Acidic oxygen evolution reaction, Nanoribbon-interwoven structure, Porous structure, High current density

CLC Number:

O643

TrendMD:

WANG Junjie, WANG Shuying, DU Xing, ZHAO Lei, LI Weixin, HE Xuan, CHEN Hui, WANG Daheng, FANG Wei. Construction of Porous Nanoribbon-interwoven Ir₁Ru₃/TiO _x N _y Film Electrodes and the Mechanism Underlying Enhanced Performance in the Acidic Oxygen Evolution Reaction[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(12): 20250265.

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