新国大陈伟/晋红强&厦门大学陶华冰最新JACS | 自协调电子金属–载体相互作用稳定超低载量Ir单原子实现耐久酸性析氧！

本文围绕质子交换膜水电解（PEMWE）中阳极酸性析氧反应（OER）面临的动力学缓慢、强酸腐蚀及贵金属Ir高用量等挑战展开研究。研究目的是探索在显著降低Ir负载的同时实现高活性和长寿命稳定运行的新机制。新加坡国立大学陈伟、晋红强与厦门大学陶华冰合作，在Journal of the American Chemical Society上发表了研究成果，提出了一种“自协调电子金属–载体相互作用”（self-coordinating electronic metal–support interaction）机制。他们构筑了原子级分散的Ir–O–Co界面，发现Ir单原子的电子结构可随反应电位发生可逆调节：低电位下形成高价Ir以促进水活化和中间体转化，高电位下通过Co3O4载体进行电荷补偿，抑制Ir过度氧化和溶解。实验结果表明，该Ir1/Co3O4催化剂在0.5 M H2SO4中达到10 mA cm-2仅需246 mV过电位，并在集成PEM电解槽中以0.1 mgIr cm-2的超低负载实现了1.0 A cm-2下超过1500小时的稳定运行。该研究为低贵金属用量PEM水电解阳极催化剂设计提供了重要参考，也为理解单原子催化剂在真实反应条件下的动态电子结构演化提供了新范例。