摘要：经过几十年的研究和筛选，两种基于Ir的催化剂，金红石IrO2和无定形IrOxHy已被广泛用作最先进的PEMWEs中的OER催化剂。值得注意的是，无定形IrOxHy最初在Ir金属经历连续电位循环时被发现，这种IrOxHy被称为阳极氧化铱膜(AIROF)。相比于I

经过几十年的研究和筛选，两种基于Ir的催化剂，金红石IrO2和无定形IrOxHy已被广泛用作最先进的PEMWEs中的OER催化剂。值得注意的是，无定形IrOxHy最初在Ir金属经历连续电位循环时被发现，这种IrOxHy被称为阳极氧化铱膜(AIROF)。相比于IrO2，AIROF表现出更高的的效能，突出了其降低器件中Ir负载的潜力。然而，IrOxHy在MEAs中的应用面临着重大挑战。

具体而言，为了确保纳米IrOxHy的细微分散，需要高导电性和稳定的载体材料，但这种理想的载体目前仍未被开发出来。在无载体的情况下，通常使用具有纳米线和纳米片结构的Ir金属或合金作为预催化剂。然而，由于Ir金属中AIROF的形成伴随着Ir的大量溶解/损失，这严重限制了反应稳定性。

近日，南洋理工大学徐梽川和浙江大学陈禹博等报道了一种基于金属氧化物的分子自组装策略，用于构建具有多孔结构的无载体IrOxHy电催化剂(HP-IrOxHy)。在这种策略中，关键是设计一种适当的预催化剂，以促进阳离子浸出触发分子自组装。

具体而言，研究人员选择Sr4IrO6作为预催化剂，其提供了由Sr原子分离的单个IrO6八面体。相邻的IrO6八面体之间约6 Å的距离既不太短也不太长，确保通过脱水形成强大的Ir-O(H)-Ir框架，并且催化剂具有致密分层多孔结构(微米级多孔结构增强了阳极质量传递)。

性能测试结果显示，在基于MEA的设备中，HP-IrOxHy催化剂显示出优异的电化学性能，在1.52 V下的TOF为5.31 s-1，S数为1.5 × 109，优于文献报道的其他Ir基催化剂(IrVI-ado，TOF: 3.36 s-1@1.55 V，S数: 1.5 × 108)。

此外，在基于HP-IrOxHy (Ir负荷为0.375 mg cm-2)的PEMWE中，达到4.0 A cm-2电流密度所需的电池电压小于1.75 V，显示出优异的性能。

总的来说，这种以金属氧化物为基础的分子自组装策略，再加上预催化剂的设计，为开发高性能MEA装置的先进电催化剂提供了一种新的方法。

Support-free iridium hydroxide for high-efficiency proton-exchange membrane water electrolysis. Nature Communications, 2025.DOI: 10.1038/s41467-025-58019-7

徐梽川，南洋理工大学讲席教授、新加坡工程院院士、英国皇家化学学会会士、䇹政杰出贡献奖—优秀学者、2018-2024年全球高被引学者、南洋理工大学海洋能源和可持续发展卓越中心主任、先进催化科学与技术中心主任、欧洲氢能论坛国际委员；兰州大学学士、兰州大学博士学位、中国科学院物理研究所与布朗大学研究助理、纽约州立大学宾厄姆顿分校研究员、麻省理工学院研究员。长期从事从事电化学、电催化原理、多功能材料设计合成及其在新能源领域的应用基础研究，曾获2019年国际电化学会(ISE)田昭武能源电化学奖等奖项，担任ECS新加坡分会主席。发表SCI论文260余篇，引用3.8万余次，H因子97，国际专利10余项；现任EES Catalysis、Materials Research Bulletin、Nano-Micro Letters副主编和Current Opinion in Electrochemistry的发展编辑，以及Chinese Journal of Catalysis、Small、Science等期刊编委。

陈禹博，工学博士，博士生导师，浙江大学新“百人计划”研究员。2015年博士毕业于南京工业大学化工学院，化学工程专业，导师为邵宗平教授；2015-2023年在新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院从事博士后研究工作，导师为徐梽川教授。2023年8月加入浙江大学能源工程学院/氢能研究院从事可再生能源制氢领域相关的科研工作，主要包括新型电催化剂开发与应用、水电解槽相关器件设计等。迄今为止，作为第一作者，已在Nature Sustainability、Science Advances、Nature Communications、JACS Au、Advanced Energy Materials、Journal of Power Sources、Journal of membrane science等国际主流期刊上发表多篇学术论文。

来源：朱老师讲VASP