近日，福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院在电催化研究方面取得重要研究进展，相关成果以“Enhanced Oxygen Coupling via Regulated Interfacial Water and *OH Adsorption by Cr–O–Ir Motif to Enable Efficient Acidic Water Oxidation”为题发表在材料领域国际顶级期刊《Advanced Materials》期刊上（影响因子29.1，中科院一区）。

质子交换膜水电解（PEMWE）具有电流密度高、动态响应快和产氢纯度高等优势，是规模化绿氢制备的核心技术。然而，PEMWE阳极析氧反应（OER）动力学缓慢，且在强酸性和高氧化电位环境下，阳极催化剂容易发生腐蚀和失活，严重制约了PEMWE的规模化应用。IrO₂凭借优异的酸性OER稳定性，是目前PEMWE最具代表性的阳极催化剂之一，但其本征活性有限，且Ir资源稀缺、价格高昂。因此，在降低Ir用量的同时提升本征活性与长期稳定性，是推动PEMWE规模化制氢面临的关键挑战。

针对上述问题，福州大学颜蔚研究员、张久俊院士团队通过Cr部分取代IrO₂晶格中的Ir位点，构筑了具有独特Cr–O–Ir局域结构单元的Cr-IrO₂催化剂。理论计算与实验结果表明，Cr–O–Ir结构能够增强H₂O中O原子孤对电子与Ir空轨道之间的轨道重叠，从而促进水分子的初始吸附。同时，Cr掺杂可调控界面氢键网络，增加自由水分子的比例，促进水分子解离并提高表面*O物种的覆盖度。此外，Cr–O–Ir结构还可减弱第二活性位点上的*OH吸附，并缩短相邻双金属活性位点之间的距离，从而促进相邻*O自由基之间的直接O–O耦合，推动OER沿氧化物路径机制（OPM）进行，突破传统吸附演化机制（AEM）的中间体标度关系限制，并避免晶格氧机制（LOM）可能引发的结构不稳定问题。Cr-IrO₂催化剂表现出优异的酸性OER性能。在10和1000 mA cm^–2电流密度下，其所需过电位分别仅为233和348 mV，并可在10 mA cm^–2下稳定运行超过1500 h，电位衰减速率仅为0.04 mV h^–1。在实际PEMWE器件中，Cr-IrO₂在1 A cm^–2电流密度下仅需1.669 V的槽电压，并可在1 A cm^–2和0.1 A cm^–2条件下分别稳定运行400 h和2000 h，展现出良好的实际应用潜力。该研究为通过OPM反应路径调控实现Ir基酸性OER催化剂活性与稳定性的协同提升提供了新的设计思路，也为PEMWE高效制氢技术的发展提供了理论支撑。

我院22级博士生王凯丽为该论文的第一作者。福州大学材料科学与工程学院、新能源材料与工程研究院为第一单位。论文得到福州大学颜蔚研究员、张久俊院士的共同指导。

文章信息：Kaili Wang^†, Maojun Pei^†, Shuqi Deng, Chenhui Xu, Kaian Sun, Wei Yan^*, Yao Liu^*, Zewen Zhuang^*, Jiujun Zhang^*, Enhanced Oxygen Coupling via Regulated Interfacial Water and *OH Adsorption by Cr–O–Ir Motif to Enable Efficient Acidic Water Oxidation, Advanced Materials, 2026, e74836.

文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.74836.