近日，北京化工大学王峰教授/窦美玲教授团队在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表了题为“Breaking Scaling Relations via Constructing Short Ir-O-Cr Asymmetric Units to Trigger O-O Coupling in Oxygen Evolution”的研究工作。
质子交换膜电解水（PEMWE）是绿氢制备核心技术路径之一，但其阳极析氧反应动力学缓慢、严重依赖昂贵的贵金属Ir基催化剂。传统吸附质演化机理受限于含氧中间体之间的线性标度关系活性限制，而晶格氧介导机理虽能打破线性标度关系，但晶格氧补充/消耗速率的不匹配会导致催化剂结构发生不可逆降解。本工作创新性提出Cr掺杂诱导压缩应变策略，开发了高性能铬掺杂氧化铱催化剂。研究表明，Cr以掺杂形式存在于氧化铱晶格中，通过诱导压缩应变扭曲晶格，形成Ir-O-Cr不对称催化单元，Ir-Cr距离缩短至2.7 Å，触发了OER反应中氧-氧自由基直接偶联，实现了高效氧化物路径机理。此外，Cr作为Lewis酸增强了界面水氢键网络，加速质子扩散，抑制局部酸化和结构降解。该催化剂在10 mA cm-2电流密度下过电位仅为223 mV，且可在超300小时的长寿命运行中保持稳定，其性能优于商业IrO2以及已报道的多数掺杂型Ir基催化剂，且在PEMWE应用中，3 A cm-2大电流密度下电解槽槽压仅为2.05 V，并在工况启停操作下表现出优异的耐久性。
材料学院2023级硕士研究生满俊为论文的第一作者，王峰教授、窦美玲教授、朱保宁副教授为论文共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金和中石油创新联合体项目资助。
文章信息：
Jun Man, Wansheng Hao, Qingqing Ye, Kai Zhao, Yi Yue, Saiyue Cheng, Baoning Zhu*, Meiling Dou*, Feng Wang*. Breaking Scaling Relations via Constructing Short Ir-O-Cr Asymmetric Units to Trigger O-O Coupling in Oxygen Evolution. Advanced Functional Materials, 2026: e75742.
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.75742
