福州大学/苏州大学/宁波工程学院，联手发表AFM！

许多计算预测和实验研究表明，高价Ir位点(Irⁿ⁺，n>4)是优异的OER活性中心，其能够改善OER中间体的吸附能量标度关系。然而，合理地创造和稳定高价Ir中心，在较低的氧化电位下解决其热力学可及性仍然至关重要。

异质结构工程为设计具有独特性能的电催化剂提供了的有希望的方法，特别是Ir与过渡金属氧化物(TMO)或MOOHs的结合，已经被广泛研究用于碱性OER。一方面，异质界面的形成通过不同组件之间的电子转移提供了潜在的协同效应；另一方面，非均相界面的诱导结构不对称性可以促进电荷的重新分布和形成特定的电子结构以提高电催化活性。基于此，构建一个结合高价Ir位点和MOOHs的异构结构可能实现有效提高OER性能。然而，在MOOHs基电催化剂中促进高价Ir形成的潜在机理仍不清楚。

近日，福州大学程年才、苏州大学钟俊和宁波工程学院魏启亮等利用异质结构工程将IrO_x和碳布上的FeNi₃O_x结合起来(IrO_x-FeNi₃O_x/CC)，通过Fe-O-Ir和Ir-O-Ni键之间的不对称电子转移原位构建高价Ir物种，以实现大电流密度下的高效水分解。

实验结果和理论计算表明，IrO_x-FeNi₃O_x/CC可以在OER过程中重构成IrO_x-FeNi₃OOH/CC，其中高价IrO_x的形成是由于电子通过Fe-O-Ir和Ni-O-Ir配位从Ir位点的高能t_2g轨道大量流向Ni/Fe位点的低自旋轨道。

此外，IrO_x/FeNi₃OOH异质结中Fe-O-Ir和Ni-O-Ir键之间存在的界面电荷重分布和不对称电子转移有效地调整了Ir位点的d带中心，降低了速率控制步骤(O*转化为OOH*)的能垒，从而促进了反应动力学。

性能测试结果显示，IrO_x-FeNi₃O_x/CC催化剂在碱性条件下达到200 mA cm^-2电流密度所需的OER过电位仅为241 mV，并且在100、250和500 mA cm^-2的电流密度下连续电解160小时后仅显示出轻微的电压升高。利用IrO_x-FeNi₃O_x/CC作为阳极和Pt/C作为阴极组装的水电解槽达到10和50 mA cm^-2电流密度所需的电池电压分别为1.43和1.50 V。

此外，该电解槽在1.43 V下连续电解60小时后的电流密度仅下降了10.1%，表明IrO_x-FeNi₃O_x/CC催化剂在碱性水电解中具有很大的应用潜力。综上，该项研究揭示了羟基氧化物促进高价Ir形成的机理，为开发优异的OER电催化剂提供了新的设计原则。

Asymmetric electron transport-induced formation of high-valent IrO_x in NiFeOOH heterostructure for efficient water oxidation.Advanced Functional Materials, 2025. DOI: 10.1002/adfm.202503692