氢气由于其高能量密度和环境友善性质，是最有前景的能量载体。在各种制氢技术中，质子交换膜水电解(PEMWE)具有高功率密度、高氢纯度、快速启停响应和高转化效率等优点。在PEMWE中，阳极OER涉及四电子转移缓慢动力学过程，导致在酸性介质中具有较高的过电位。因此，阳极催化剂需要能够抵抗高氧化电化学电位，并且能够抵抗酸性介质的腐蚀。
目前，只有氧化铱(IrO2)可以长期作为商用PEMWE的阳极催化剂，这导致了其高成本。因此，通过提高活性和稳定性，将Ir负荷降低至少一个数量级，对于促进PEMWE的大规模部署至关重要。
近日，北京理工大学李煜璟课题组报道了一种用于负载高性能Ir基OER催化剂的分层载体材料WO3@TiN，其中丰富的氧空位和高度稳定的界面可以促进反应的发生。采用简单的水热合成方法，在WO3和TiN之间形成了独特的界面结构，使Ti原子扩散到WO3的近表面，促进了WO3中氧空位的形成。
随后，在WO3@TiN上加载纳米Ir颗粒(Ir NPs)得到Ir/WO3@TiN催化剂，其中WO3作为电子转移中间体，表面富含电子，显示出增强的质量活性和稳定性。理论计算表明，在WO3晶格中掺杂Ti和Ir原子能促进氧空位的形成，优化Ir表面电子结构，降低*OOH形成的能垒，从而提高OER活性。
性能测试结果显示，具有30 wt% Ir的Ir/WO3@TiN催化剂在酸性条件下达到10 mA cm-2电流密度仅需要253 mV过电位，Tafel斜率为47.35 mV dec-1，在1.53 V的质量活性(MA)达到920.93 mA mgIr-1，优于大多数报道的Ir基催化剂。当在PEMWE以Ir/WO3@TiN组装成膜电极组体时，仅需1.60 V的电池电压就能产生1.0 A cm-2的电流密度，并且在此电流密度下可稳定运行超过200小时。
综上，该项工作通过对层次结构进行精确控制成功开发出有效的酸性OER催化剂，为未来有效的电催化剂设计提供了新思路。
Boosted oxygen evolution on iridium through dual-interface-diffusion generated oxygen vacancies in supporting tungsten oxide. Advanced Functional Materials, 2025. DOI: 10.1002/adfm.202501142
李煜璟，北京理工大学材料学院材料物理与化学系，特别研究员。主要从事电催化及燃料电池膜电极组件相关应用与工程化研究，包括纳米电催化材料（氧还原、氧析出、氢析出等）的设计与宏量制备、膜电极组件关键核心材料及微结构设计、膜电极组件工艺及工程化研究、光/电催化CO2转化等。在JACS、AM、Nano Lett.、AFM、AEM、Angew.、ACS Energy Lett.、Chem. Mater.、Nano Res.等期刊发表以第一作者和通讯作者发表论文40余篇，总引用5600余次，其中4篇为ESI高被引论文，H因子37。中国化学会高级会员，中国材料研究学会高级会员。担任《材料导报》、Wiley《SmartMat》、Springer《Tungsten》等期刊的编委。