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化工产品质量与安全管理

（二）平衡催化剂溶解与沉积速率
由于析氧催化剂失活主要是由活性金属组分溶解造成的，如能提高活性金属
组分的反向沉积速率，则可以保持甚至提高催化剂的析氧活性。Markovic 课题组
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发现在电解液中添加 0.1×10 Fe 离子，Fe 离子会选择性沉积到 NiO x H y 表面，形
成纳米岛形貌，有助于提升 NiO x H y 的析氧活性。对 CoO x H y 催化剂做同样处理，
也观察到类似的现象。此外，当将 Fe 掺杂的 NiO x H y 电极置于含有 Fe 离子的电
解液中电解时，Fe-NiO x H y 不仅析氧活性高，稳定性也好。通过同位素标记显示，

57Fe-NiO x H y 电极中 57Fe 的溶解速率与溶液中 56Fe 在电极上的沉积速率几乎相
等，溶解 - 再沉积达到平衡。定量计算表明，1min 内约有 50%57Fe 与溶液中的
56Fe 发生了交换反应，1h 内约交换了 70%。理论计算表明溶液中的 Fe 离子容
易沉积到 NiO x H y 表面，形成高活性的析氧反应中心。Fe 在 NiO x H y 、CoO x H y 、

FeO x H y 三种电极表面沉积的趋势为：NiO x H y ＞ CoO x H y ＞ FeO x H y 。在实际操作中，
可通过在电解液中添加Fe离子来同时提升过渡金属氧化物的析氧活性和稳定性。
（三）构筑核 - 壳结构
通过核 - 壳结构的构筑，在析氧活性高的催化剂核外包覆稳定的保护壳层，

能有效提升析氧催化剂的稳定性。Qiao 课题组报道了一种核 - 壳结构的 Ru@
IrOx 催化剂。Ru 在催化剂中的化合价存在以下变化规律：RuO 2 ＞ RuIrO x ＞
Ru@IrO x ＞ Rufoil，而 Ir 的化合价变化规律为：IrO 2 ＞ Ru@IrO x ＞ RuIrO x ＞
Ir。因此，Ru 和 Ir 在 Ru@IrO x 核 - 壳结构中存在电荷的再分布，使 Ru 的化合

价降低而 Ir 的化合价升高，这有利于提升催化剂的析氧活性和稳定性。在析氧
过电位为 330mV 时，Ru@IrO x 的质量比活性达到 644.8A/g，分别是 RuIrO x 、
RuO 2 NPs 和 IrO 2 NPs 析氧质量比活性的 3.7、5.9 和 14.8 倍。与 RuIrO x 相比，
Ru 和 Ir 的化合价在 Ru@IrO x 中变化较小，因此，在 0.05mol/L H 2 SO4 溶液中，

Ru@IrO x 中的 Ru 和 Ir 溶解速率远低于在 RuIrO x 中 Ru 和 Ir 的溶解速率，具有更
高的稳定性。在 NiFe 氧化物表面覆盖 CeO x 薄膜形成核 - 壳结构，由于 CeO x 对
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OH 、甲醇分子和乙醇分子具有选择性透过的能力，异丙醇等大分子无法透过，
NiFe 氧化物的析氧稳定性也得到提升。

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