李灿院士/范峰滔/李剑锋，Nature Nanotechnology！

本研究发现，水氧化催化效率受制于表面空穴的密度与分布，而不同晶面的原子结构决定了其动力学路径。研究通过整合工况下的电化学壳层隔绝拉曼光谱与纳米尺度电化学成像，在单个BiVO4颗粒上揭示了空穴转移动力学与水氧化中间体演化之间的原子尺度相互作用。结果表明，在低表面空穴密度下，(110)晶面因更有利的能带弯曲而表现出更高活性，且均生成氢过氧和过氧中间体。然而，当空穴密度达到临界阈值后，(010)晶面通过其Bi-O-V结构基元中的多空穴协同效应，展现出近三阶的动力学优势，而(110)晶面则依赖于能量需求更高的双空穴分子内耦合。这一发现将水氧化催化从静态位点中心模型推进到由空穴介导的结构适应性所主导的动态体系，为设计高效太阳能燃料生产催化剂提供了原子尺度的设计原则。