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A Facile Synthesis of Size-Controllable IrO2 and RuO2 Nanoparticles for the Oxygen Evolution Reaction

机译：用于氧释放反应的大小可控的IrO2和RuO2纳米颗粒的简便合成

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The efficiency of the water electrolysis process is restricted by the sluggish kinetics of the oxygen evolution reaction (OER). Developing efficient catalysts and their synthesis methods is highly desired to improve the kinetics of the OER and therefore the overall efficiency of the water electrolysis. In this report, we present a facile wet-chemical method for synthesizing IrO2 and RuO2 nanoparticles (NPs) for the OER. The nanoparticles were synthesized by reducing metal chlorides in ethylene glycol in the presence of polyvinylpyrrolidone, followed by annealing in air. The particle size was controlled by adjusting the annealing temperature. The activity of IrO2 and RuO2 NPs supported on carbon black was investigated by cyclic voltammetry (CV) in alkaline (0.1 M KOH) electrolyte. As-synthesized IrO2 and RuO2 NPs showed high OER activity. The IrO2 NPs exhibited a specific activity of up to 3.5 (+/- 1.6) mu A/cm(2) (oxide) at 1.53 V (vs. RHE), while the RuO2 NPs achieved a value of 124.2 (+/- 8) mu A/cm(2) (oxide). Moreover, RuO2 NPs showed a mass activity for OER, up to 102.6 (+/- 10.5) A/g(oxide) at 1.53 V (vs. RHE), which represents the highest value reported in the literature to date.
机译：水电解过程的效率受到放氧反应（OER）缓慢的动力学的限制。迫切需要开发有效的催化剂及其合成方法，以提高OER的动力学，从而提高水电解的整体效率。在本报告中，我们提出了一种简便的湿化学方法，用于为OER合成IrO2和RuO2纳米颗粒（NPs）。通过在聚乙烯吡咯烷酮的存在下在乙二醇中还原金属氯化物，然后在空气中退火来合成纳米颗粒。通过调节退火温度来控制粒度。通过循环伏安法（CV）在碱性（0.1 M KOH）电解质中研究了负载在炭黑上的IrO2和RuO2 NP的活性。合成后的IrO2和RuO2 NPs具有较高的OER活性。 IrO2 NP在1.53 V（vs. RHE）下显示的比活高达3.5（+/- 1.6）mu A / cm（2）（氧化物），而RuO2 NPs的比活性达到124.2（+/- 8） ）μA / cm（2）（氧化物）。此外，RuO2 NPs对OER表现出质量活性，在1.53 V（vs. RHE）时高达102.6（+/- 10.5）A / g（氧化物），这是迄今为止文献中报道的最高值。

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