JACS：V诱导Ir-Ru合金中晶格压缩与电子调控以促进酸性OER

背景：酸性析氧反应（OER）是质子交换膜水电解（PEMWE）的关键半反应，但传统铱钌（Ir-Ru）催化剂存在活性与稳定性不足的问题。研究目的：美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Hong Yang团队通过向Ir-Ru合金中引入早期过渡金属钒（V），旨在通过晶格压缩和电子调控提升酸性OER性能。结论：所制备的Ir₂₇Ru₂₀V₅₃三金属催化剂在酸性条件下表现出优异的OER活性（过电位仅213 mV，质量活性9.8 A mgIr⁻¹）和稳定性（PEMWE中570小时降解速率70 μV h⁻¹）。V的引入导致显著的晶格压缩（(101)晶面间距从2.08 Å缩小至1.90 Å）和d-d轨道耦合增强，改变了反应路径，使之遵循直接的O-O耦合路径（OPM），而非传统的吸附物演化机制（AEM）或晶格氧介导机制（LOM）。Operando ATR-SEIRAS光谱捕获到了O-O中间体，支持OPM路径。对比研究显示，Cu和Y掺杂仅产生拉伸应变，无法同时提升活性与稳定性，V是唯一能形成均匀固溶体并兼具两者优点的掺杂元素。该工作为设计高效酸性OER电催化剂提供了新策略。