非晶氧化铱(IrO_x)是目前酸性析氧反应中最具活性的催化剂之一。然而这类催化剂在实际应用中一直面临一个难题，它的高活性往往以牺牲长期稳定性为代价，严重阻碍了其在质子交换膜水电解制取绿氢技术中的推广应用。这源于非晶IrO_x的高活性来自晶格氧参与机制，结构中配位不饱和的氧原子具有较弱的Ir-O键，在反应过程中容易被激活。但这种晶格氧参与机制常常引发不可逆的氧流失，导致铱的溶解和催化剂结构的破坏。

图1多孔hollandite型IrO_x的合成与电解槽性质

针对非晶IrO_x在酸性析氧反应中普遍存在的高活性-低稳定性难题，邹晓新教授团队近期提出了一种双尺度结构工程策略。通过双表面活性剂导向的合成方法，并结合孔扩增剂，制备出具有hollandite型短程有序结构的介孔IrO_x催化剂，其平均孔径约10 nm，比表面积达55 m²/g，实现了原子尺度与介观尺度的协同优化。在原子尺度上，hollandite结构通过可逆且可修复的晶格氧参与机制，使Ir位点可在六配位初始态与低配位活性态之间动态循环，抑制了不可逆的Ir溶解，打破了传统非晶IrO_x的稳定性瓶颈。在介观尺度上，均一的介孔通道提高了活性位点可及性，增强了反应过程中的水/气传输，从而降低了传质过电位。在电解槽测试中，该催化剂在1.75 V槽压下即可实现2 A/cm²电流密度，并稳定运行超过2000小时。

该工作揭示了可逆晶格氧化学在稳定高活性非晶结构中的关键作用，为理解非晶氧化物的电催化动态行为提供了新的见解。相关的研究成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.杂志上，文章第一作者为第一会所 陈辉副教授，通讯作者为第一会所 邹晓新教授。

文章详情：Hui Chen, Jiale Li, Ke Sun, Kun Qi*, Xinyue Ni, Xiyang Wang, Haidong Xu, Muhan Na, Xiao Zhao, Zizhun Wang, Yongcun Zou, Xiaoxin Zou*. Atomic-Mesoscale Synergy in Amorphous Iridium Oxide Catalysts for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis.Angewandte Chemie International Edition 2026, 65, e5206101.

原文链接：//doi.org/10.1002/anie.5206101