我组通过钕诱导双位点协同策略实现高效酸性析氧
近日，我组在低铱酸性析氧催化剂研发方面取得重要进展。研究团队通过钕（Nd）掺杂，提出了“活性位点间距-吸附强度”协同调控新策略，所制备的IrNdMnOx催化剂同步实现了活性与稳定性的突破，质量活性达769 A g-1，且铱溶出率显著降低。该工作为设计低成本、高性能的电解水制氢阳极催化剂提供了新范式。
质子交换膜水电解（PEMWE）是实现绿氢制备的关键技术，但其阳极析氧反应（OER）亟需兼具高活性与高稳定性的低铱催化剂。当前铱基催化剂面临资源稀缺与降载导致性能下降的根本矛盾。这极大限制了PEM 电解水技术的大规模应用。我组长期深耕于电催化水分解及其表面催化机制研究（代表性工作包括：Nat. Catal., 2018；ACS Catal., 2018；Nano Energy, 2018；Angew. Chem. Int. Ed., 2019；Small, 2022；Chem. Sci., 2022；J. Am. Chem. Soc., 2023；Angew Chem. Int. Ed., 2023），相关成果在领域内获得了广泛关注。此外，我组自主研发的新一代碱性电解水催化剂已装配于千立方/小时电解水制氢装置，并应用于兰州新区千吨级太阳燃料工业化示范工程项目，相关成果受到工业界广泛关注。
本工作聚焦于构建铱锰双活性位点协同的基础上，引入稀土钕（Nd）对Ir-Mn活性单元进行电子与几何结构的双重调控。结果表明，所制备的IrNdMnOx催化剂表现出显著增强的综合性能：其面积比活性达到商用IrO2的2.3倍，同时铱溶出量较未掺杂的IrMnOx降低50%，实现了活性与稳定性的协同优化。综合表征与机理研究揭示，这一性能提升源于Nd掺杂诱导形成的不对称Nd-O-Ir-O-Mn配位构型。该结构通过促进电子再分布与缩短Ir-Mn间距，强化了双金属协同催化；同时有效抑制了晶格氧参与，从而延缓了结构降解，保障了铱基骨架在酸性环境中的长期稳定性。本工作可为今后电催化剂体系的理性设计工作提供借鉴。
上述成果以“NdO-Intensified Dual-Site Synergy in IrMnOx for Acidic Oxygen Evolution”为题，于近日发表在《Angewandte Chemie International Edition》。该工作的第一作者为李灿院士指导的兰州大学博士赵春阳。该工作得到国家重点研发计划、甘肃省科技重大专项计划、甘肃省科技创新人才项目的资助。（文/图 赵春阳）
文章链接：https://doi.org/10.1002/ange.202520973
