电极

与C₄N电极材料相比(图3b)，C₄N/rGO在0.2Ag⁻1时的比容量比C₄N电极高出167.9%。

(b)在不同电解质中测试的C₄N/rGO电极在5mVs⁻1下的CV曲线。

C₄N/rGO电极在三电极系统中的电化学性能和反应动力学。

C₄N、C₄N/KB0.3、C₄N/KB0.45和C₄N/rGO0.45材料的比表面积(图2h和图2j)分别为587.8、712.9、798.5和388.6m2/g，大的比表面积有利于电解质的渗透和反应动力学。

C₄N是以3,3',4,4'-四氨基联苯(BPTA)和环己六酮八水合物(HKH)为前驱体，通过简单的缩合反应制得的，而C₄N/KB和C₄N/rGO电极材料则是在溶剂热条件下，C₄N在KB或GO基底上原位生长制备的。

为了进一步探讨电荷存储动力学，在2MNaOH电解液中对C₄N/rGO电极进行了连续CV测试，随着扫描速率从0.5mVs⁻1增加到5mVs⁻1，电容贡献的百分比从88%增加到96%(图3f-g)。

倍率性能和恒电流充放电(GCD)测试表明，C₄N/rGO电极的速率性能明显优于单独的C₄N(图3b-c)。

图4b显示了C₄N/rGO的充放电曲线，并通过原位傅立叶变换红外光谱和XPS检验了C₄N/rGO电极在不同充放电状态下的化学结构。

结果表明，在2MNaOH电解液中，C₄N/rGO电极具有低氧化还原电位(-0.905VVsAg/AgCl)、高比容量(268.8mAhg⁻1，0.2Ag⁻1)、超稳定和快速钠离子存储行为(216mAhg⁻1，20Ag⁻1)。

NiFe/ATNT电极的低ηmass值归因于NiFe/ATNT电极快速的气泡释放、最小化的死区形成以及活性位点暴露/反应物传输的改善(图4f,g)。

NiFe/ATNT电极配置的AEMWE性能：(a)AEMWE配置示意图；

因此，ATNT基底的高表面粗糙度、亲水性和多级孔结构促进了更小气泡的快速形成和脱离，提升了电化学性能。

在80±3°C下进行半电池测试时，使用高清摄像机拍摄的(g)NiFe/TF、(h)NiFe/TNT和(i)NiFe/ATNT电极释放气泡的图像。

在所有电流密度下，NiFe/ATNT电极的总过电位始终低于NiFe/TF电极。

在更高电流(0.50和1.00Acm⁻2)下，NiFe/TF电极的ηmass显著高于NiFe/ATNT电极(图4e)。

在高电流密度下，NiFe/TF电极显著偏离了外推的塔菲尔线，而NiFe/ATNT电极仅表现出微小的偏离。

定量XPS分析表明，与测试前样品相比，NiFe/ATNT和NiFe/TNT的化学降解最小，Fe/Ni比值分别仅下降了3.0%和3.4%，而NiFe/TF的Fe/Ni比值显著下降了5.4%。

此外，根据100%iR校正的LSV图，与NiFe/TF电极(114mVdec⁻1)相比，NiFe/ATNT电极展现出更低的Tafel斜率(87mVdec⁻1)(图4d)。

此外，通过ECSA归一化的LSV曲线(图3e)表明，由于ATNT的亲水性，NiFe/ATNT比NiFe/TF和NiFe/TNT表现出更高的本征活性。

超亲水性NiFe/ATNT电极在1.0MKOH溶液中氧析出反应(OER)的过电位为235mV(在10mAcm⁻2的电流密度下)，并作为AEMWE的阳极，在1.80V下达到1.67Acm⁻2的电流密度。

这种铁的溶解可能归因于疏水性TF电极表面形成的死区，该区域加剧了局部过电位，加速了铁的溶解，并缩短了催化剂的使用寿命。

采用NiFe/ATNT电极的AEMWE表现出卓越的稳定性，在80±3°C的高温中，能够以0.50Acm⁻2的电流密度持续运行1500小时，创下了新的稳定性记录。

随后，将NiFe纳米颗粒电沉积到ATNT上得到超亲水NiFe/ATNT电极。

NiFe/TF电极表现出包覆NiFe纳米团簇的较厚表面(图1f)，而在NiFe/TNT(图1n)和NiFe/ATNT(图1v)上，NiFe纳米颗粒(NPs)团聚现象减少。

(h)不同电压下p-Si@ATO电极的准原位XPS；

(i)p-Si@ATO电极在0.2Ag⁻1下的首次放电过程原位电化学拉曼光谱。

SEI的动态演化过程：不同循环圈数后的XPS分析表明,p-Si@ATO电极中的LiF相对含量随循环从90.6at%逐步增至93.1at%(图2.33)，表明SEI层通过动态重组趋于稳定，LiF持续生成并主导界面成分。

p-Si和p-Si@ATO电极在刻蚀初期即检测到明显的Si−信号，其中p-Si@ATO电极表现出更为突出的LiF₂⁻信号强度及明显较低强度的C₂H₂O⁻含量。

实际应用验证：高负载量的p-Si@ATO电极可达3.2mAhcm−2的面容量(图S17)。

由此可知，p-Si@ATO电极的外层SEI层厚度较商用硅电极更薄，其界面结构呈现"外疏内密"的梯度特征：外层为稀疏的有机薄层(C₂H₂O⁻信号强度更低)，内层则为富含LiF的无机致密层(LiF₂⁻信号强度更高)。

电化学测试表明，p-Si@ATO电极在0.2Ag⁻1下的ICE为84.7%，在5Ag⁻1下循环1000次后容量保持率为79.8%。

这些特性共同赋予了p-Si@ATO电极优异的电化学性能。

在退火处理后的TiO₂纳米管上沉积多孔NiFe纳米颗粒，成功开发了NiFe/ATNT超亲水性电极，能够促进非极性气体的快速脱附。

(c)催化电极中IrTaOx非晶层的XRD图谱；

(d)用于DEMS测试的TreatedMG催化电极的CV周期。

(f)在H₂¹⁶O/0.5MH₂SO₄电解液里的3个OER周期中，TreatedIr30Ta35Ni29Nb6MG和TreatedIr30Ni42Nb28MG催化电极的³⁴O₂/³²O₂比值。

III电子结构与反应机理分析使用高分辨率XPS对TreatedMG催化电极的表面化学状态进行了检测。

IV总结该论文基于Ir-Ta-Ni-NbMG成功开发了一种具有Ir-Ta基非晶氧化物纳米层状结构的催化电极。

为了深入探究Ta与Ir之间的电子调制行为对催化电极稳定性的影响，论文进行了DFT计算。

使用高分辨率XPS对TreatedMG催化电极的表面化学状态进行了检测。

值得注意的是，在OER电位范围内，³⁴O₂与³²O₂的信号比维持在约0.53%的较低水平，这一现象表明在催化电极表面并没有显著的LOM发生。

同时底部的IrTaOx纳米结构能够通过内部晶化和溶解动态演化成IrO₂纳米晶体，有效补充了表面活性位点的消耗，从而维持了催化电极的长期服役稳定性。

因此，该论文认为表面稳定的Irᴵⱽ物种是催化电极化学稳定性高的关键因素。

因此，这种可以实现自构建的IrO₂/IrTaOx双层催化电极在300mV的过电位的质量活性高达1.06AmgIr⁻¹，并在100mAcm⁻²的电流密度下提供了超过650小时的长期OER稳定性。

图4a显示了在0~200小时的酸性OER过程中，TreatedMG催化电极表面的Ir4f光谱变化情况。

在对比TreatedIr30Ta35Ni29Nb6MG催化电极与未添加Ta元素的TreatedIr30Ni42Nb28MG催化电极时，论文发现前者生成的³⁴O₂/³²O₂值显著低于后者(图4f)。

在这种情况下，电负性较低的Ta原子预计会优先与氧中间体结合形成Ta-O键，这一行为能够最大限度地减少Ir的电子损失，并有效抑制催化电极表面的活性Irᴵⱽ氧化物进一步氧化为可溶的高价对应物，例如不稳定的Irⱽ或Irⱽᴵ物种。

在酸性OER过程中，IrTaOx非晶层表面可以原位生成具有高催化活性的IrO₂纳米多孔层，形成的IrO₂/IrTaOx双层结构显著增加了催化电极表面活性位点的数量，并促进了电子的快速转移。

所形成的Ir-O-Ta局域结构中的强电子相互作用有助于形成更稳定的表面构型，这可能会进一步抑制OER期间晶格氧的参与，从而提高催化电极的稳定性。

晶格氧与吸附OH⁻的峰面积比的增加可能与催化电极表面结构的重构和元素电子结构的调整有关，这一趋势揭示了催化电极表面吸附的氧中间体不易受到质子化的影响，而更倾向于与电解质中的H₂O发生反应，形成过氧化氢(OOH⁻)中间产物，随后产生O₂。

根据以上实验数据可以看出，在Ir30Ta35Ni29Nb6MG基体上自构建的纳米多孔双层结构对于提高OER催化性能至关重要，其中催化电极表面生成的IrO₂纳米晶体可作为有效的催化活性位点，而纳米级多孔结构则提供了高比表面积，有利于电荷的快速转移。

此外，与初始状态相比，Taⱽ的结合能发生了约0.6~0.7eV的正向移动，这一现象表明在OER过程中，Ta与Ir的电子调控行为，可能通过改变Ir的电子结构来优化其催化活性，进一步增强了催化电极的整体性能。

此外，位于催化电极表面IrO₂多孔层下方的无定形IrTaOx层可以通过晶化和选择性溶解动态演化出IrO₂纳米晶体，补充表面Ir活性位点的消耗，平衡酸性介质中的OER活性和稳定性。

此外，经过长时间的OER测试，观察到催化电极晶格氧与表面吸附OH⁻的峰面积比有所增加。

该论文基于Ir-Ta-Ni-NbMG成功开发了一种具有Ir-Ta基非晶氧化物纳米层状结构的催化电极。

这一变化说明在OER过程中，TreatedMG催化电极表面氧物种的动态变化和相互作用，进一步证实了Ta和Ir元素在催化剂中与氧相互作用的电子环境变化。

这意味着在OER过程中，吸附在催化电极表面的氧中间体更倾向于通过AEM参与反应，而不是通过晶格氧直接参与。

这种Ta-O键的优先结合行为对于维持催化电极的稳定性和活性至关重要，因为它减少了活性位点的损失，从而提高了催化电极的耐久性。

这种作用显著提升了催化电极的耐久性，因为它阻断了可能导致催化电极失活的反应路径。

这种抑制作用可能源于Ir和Ta之间的强电子相互作用，这种相互作用不仅优化了催化电极的电子结构，还降低了LOM中晶格氧的氧化和迁移，从而提高了电化学稳定性。

这种机制提供了一种补充能力，有助于保持催化电极表面活性和稳定性的平衡。