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質(zhì)子交換膜電解水制氫是綠氫生產(chǎn)的核心技術(shù)，但其陽極氧析出反應(yīng)環(huán)境惡劣、動(dòng)力學(xué)遲緩，且對(duì)貴金屬銥高度依賴。傳統(tǒng)銥基催化劑的吸附質(zhì)演化機(jī)制存在理論過電位極限，反應(yīng)速率受限于含氧中間體吸附能的線性比例關(guān)系。晶格氧機(jī)制可通過O-O直接耦合繞過這一限制，但易因氧空位累積導(dǎo)致催化劑結(jié)構(gòu)退化失活。當(dāng)前在低銥載量條件下兼顧催化活性與結(jié)構(gòu)耐久性，是該領(lǐng)域的重要難題。近日，中國科學(xué)院上海高等研究院研究團(tuán)隊(duì)研制出超細(xì)IrRuCoMnV高熵合金催化劑（HEA@IrRu）。該催化劑通過構(gòu)建富IrRu表面層與高熵合金內(nèi)層結(jié)構(gòu)，利用多元素協(xié)同效應(yīng)調(diào)控電子結(jié)構(gòu)及界面配位環(huán)境，將陽極氧析出反應(yīng)路徑從吸附質(zhì)演化機(jī)制轉(zhuǎn)換為具有更高本征活性的晶格氧機(jī)制。團(tuán)隊(duì)通過引入Mn、V等親氧過渡金屬元素，構(gòu)建氧空位動(dòng)態(tài)補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)自修復(fù)機(jī)制，緩解了晶格氧機(jī)制路徑中結(jié)構(gòu)退化失活問題。質(zhì)子交換膜電解水實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，該催化劑在銥載量0.4mg cm-2條件下，實(shí)現(xiàn)了2000小時(shí)以上穩(wěn)定運(yùn)行，具有低貴金屬載量、高活性、長壽命特性，為酸性陽極氧析出反應(yīng)催化劑設(shè)計(jì)提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院等的支持。論文鏈接HEA@IrRu的陽極氧析出反應(yīng)機(jī)理與質(zhì)子交換膜電解水性能驗(yàn)證