开发在酸性环境中具有优异稳定性且铱含量显著降低的高活性氧化铱，对于推进具有竞争力的质子交换膜水电解（PEMWE）技术至关重要。
2025年3月5日，深圳大学任祥忠在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表题为《Water-Hydroxide Trapping in Hollandite-Type Iridium Oxide Enables Efficient Proton Exchange Membrane Water Electrolysis》的研究论文。
在本文中，作者通过碱辅助的乙二醇还原法，设计了一种内在活性的酸性稳定低铱（Ir/IrOx(OH)y·(H2O)n）析氧反应（OER）电催化剂。
Ir/IrOx(OH)y·(H2O)n表现出类似荷兰石的结构，其中丰富的共边IrO6八面体在其隧道中容纳了结构水和OH配体。
原位/Operando光谱学表明，晶格水（或OH配体）介导的氧交换绕过了OER过程中关键的限速步骤，包括吸附质演化机制（AEM）中的氧-氧键形成和晶格氧机制（LOM）中的去质子化，这些通常阻碍了OER效率。
此外，界面上的OH配体可以加速OER中间体的去质子化，从而增强析氢反应（HER）的动力学。
所制备的Ir/IrOx(OH)y·(H2O)n催化剂实现了更低的过电位1.79 V，并且在工业条件下展现出高耐久性，在1 A cm-2下可持续1200小时。
这些发现突出了这种催化剂在高性能、耐用PEMWE系统方面的潜力。
图1：催化剂的合成过程以及其微观结构和晶体结构的表征
图2：催化剂的多种谱学表征
图3：催化剂的OER性能
Water-Hydroxide Trapping in Hollandite-Type Iridium Oxide Enables Efficient Proton Exchange Membrane Water Electrolysis, Adv. Funct. Mater., 2025.