阳极Ir基催化剂开发及酸性OER性能与稳定性数据集

本研究以质子交换膜水电解（PEMWE）阳极析氧反应（OER）为模型反应，提出并验证了通过异原子掺杂诱导铱基催化剂电子结构重构与表面自活化的策略，成功将传统活性与稳定性难以兼得的Ir基催化剂转变为兼具低过电位与超长耐久性的高效酸性OER催化剂。实验分别采用热冲击法合成IrY合金、通过Li+/H+离子交换结合单原子掺杂制备H3.8Ir1-xRuxO4；借助XRD、HR-TEM、XAFS、XPS等手段表征其晶格膨胀、电子转移及配位环境变化。电化学测试在0.5 M H2SO4电解液中进行，结合在线气相色谱、ICP-MS、operando XAS、原位拉曼/FTIR光谱及18O同位素DEMS实验，系统分析了催化活性、稳定性与反应路径。数据集涵盖电极微观形貌、晶相结构、电子态、过电位、Tafel斜率、法拉第效率、金属溶出量、稳定性数（S-number）、中间体吸附行为及稳定性测试结果。结果显示，H3.8Ir1-xRuxO4在10 mA cm-2下过电位为255 mV，在PEM电解槽中于2 A cm-2下稳定运行1280小时，反应路径遵循吸附质演化机制（AEM），证实了掺杂能有效降低决速步能垒并抑制了Ir的过氧化与溶出。该数据集方法系统、表征全面，为设计高活性、高稳定性酸性OER催化剂提供了理论依据与实验范式，对PEMWE制氢技术的发展具有重要参考价值。