摘要：2025年3月30日，北京科技大学康卓、张跃在国际知名期刊Nature Communications上发表题为《Updating the sub-nanometric cognition of reconstructed oxyhydroxide active
揭示亚纳米尺度上的结构-活性相关性仍然是催化科学中的一个关键挑战。在电催化过程中，动态结构演变驱动晶体和电子自由度之间的模糊纠缠，从而掩盖了活性起源。
2025年3月30日，北京科技大学康卓、张跃在国际知名期刊Nature Communications上发表题为《Updating the sub-nanometric cognition of reconstructed oxyhydroxide active phase for water oxidation》的研究论文，Yu Sun、Yong Xie为论文共同第一作者，康卓、张跃为论文共同通讯作者。
康卓，北京科技大学教授。国家优青。2011年6月本科毕业于北京科技大学；2016年6月于北京科技大学获博士学位；2012年9月-2013年10月期间被公派至美国普渡大学Birck纳米技术中心联合培养；博士毕业后进入北京科技大学，前后担任讲师、副教授、教授。
康卓教授主要从事低维材料的精确控制生长、界面调控及其在能源、催化等领域的功能化研究。主持多项国家级项目，包括国家优秀青年科学基金项目、国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金面上/青年项目。以第一作者或通讯作者身份在J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Nat. Commun.，Adv. Mater.，Adv. Energy Mater.，Chem. Soc. Rev.等国际知名期刊发表学术论文数十篇。
张跃，北京科技大学教授。中国科学院院士、发展中国家科学院院士、中国化学会会士。1982年从武汉水利电力大学毕业，之后进入武汉科技大学任教；1993年博士毕业于北京科技大学；随后进入武汉工业大学从事博士后研究工作；1995年进入北京科技大学工作，同年晋升为教授。
2000年张跃院士赴澳大利亚新南威尔士大学进行合作研究；2001年-2002年赴日本东北大学、东京大学、东京工业大学、大阪大学、京都大学进行合作研究和学术访问；2002年-2003年担任美国佐治亚理工学院访问教授；2003年获得国家杰出青年科学基金资助；2004年-2014年担任北京科技大学副校长；2019年当选为中国科学院院士；2022年11月当选为发展中国家科学院院士。
张跃院士主要从事低维半导体材料及其服役行为研究。负责承担国家及省部级科研项目共60余项，包括国家重大科学研究计划、国家重点研发计划、国家863计划、高等学校学科创新引智计划、科技部和国家自然科学基金委重大国际合作与交流项目、国家自然科学基金委项目（重大科学仪器、重点和面上等）等。在Nat. Energy，Nat. Commun.，Sci. Adv.，Adv. Mater.，Nano Lett.，Adv. Energy Mater.等国际知名期刊上发表论文400余篇，论文他引万余次。参与撰写出版中文专著7部、英文专著4部。申请专利50余项，已授权30余项。
在本文中，作者研究了镍基模型预催化剂（Ni(OH)2、NiS2、NiSe2、NiTe）的结构演变。通过原位技术与理论计算，详细描述了它们在水氧化过程中的催化活性状态。作者揭示了NiO6单元的亚纳米级结构差异，在重构的活性相NiOOH中，其由预催化剂在空间和时间尺度上的几何结构（键长）和电子结构（共价性）共同决定。这种对称性破缺的活性单元诱导了NiOOH中p和d轨道之间的微妙平衡，进一步调节了催化中间体的构型和机制，从而提高了催化性能。
图1：结构-活性相关性示意图
图2：催化剂的结构表征
图3：活性单元原位表征
图4：OER活性和活性单元电子结构评估
图5：理论计算与机理分析
图6：OER路径验证和碱性水电解评估
综上，作者通过原位技术和理论计算，揭示了Ni基预催化剂在水氧化过程中活性相NiOOH的亚纳米结构差异。这些差异源于预催化剂的几何和电子结构，影响了催化中间体的构型和反应机制。
该研究从亚纳米尺度识别了活性相的细微结构差异，并定量解释了这些差异对活性的影响。这些发现为通过目标化的活性单元对称性工程设计高效材料提供了一个更直观的框架。
Sun, Y., Xie, Y., Chen, X. et al. Updating the sub-nanometric cognition of reconstructed oxyhydroxide active phase for water oxidation. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58424-y.
来源：MS杨站长
