开发高效的酸性析氧反应（OER）电催化剂是水裂解和CO₂电还原等能源转化技术发展的核心。铱基材料是目前公认的活性与稳定性最均衡的酸性OER催化剂。为降低成本和提升贵金属利用率，研究者开发了各类纳米结构及负载型铱催化剂。然而，这些铱催化剂在苛刻阳极条件下普遍发生动态重构，成为限制其性能的瓶颈。半个世纪以来学界普遍认为，金属铱催化剂在OER过程中其表面会不可逆地重构为无序、水合的非晶态IrO_x相。这种无定形相IrO_x虽能通过晶格氧机制（LOM）提升活性，但其疏松、多缺陷的结构易导致氧空位积累和结构坍塌，引发铱溶出，从而造成催化剂稳定性下降。这一重构特性导致铱基催化剂长期面临活性与稳定性难以兼顾的固有矛盾。因此，突破传统重构路径以实现活性与稳定性的协同提升，成为该领域亟待解决的重要挑战。

图1金属铱的传统的无定形化表面重构与载体诱导的体相晶化重构的对比示意图。

针对上述科学问题，欧洲杯 邹晓新教授团队设计并制备了一种以核壳结构TiO_x@Ti纳米球为载体的负载型铱催化剂（Ir/TiO_x@Ti）。研究团队综合运用原位X射线吸收光谱、¹⁸O同位素标记示踪以及理论计算等多种技术手段，发现此载体能够明显改变铱纳米粒子的电化学重构路径。与传统认知中铱表面不可避免地非晶化、形成无序含水IrO_x不同，在TiO_x@Ti的诱导下，金属铱在反应过程中发生了彻底的体相转变，生成了具有（211）择优取向的晶态金红石型IrO₂。这一根本性的结构转变引发了催化机制的变化：从初始未完全重构阶段的LOM参与机制，彻底转变为结构稳定后的吸附质演化机制（AEM）。由于AEM不涉及晶格氧的损失，从根本上抑制了因氧空位积累而导致的催化剂溶解和结构坍塌，从而显著提升了稳定性。得益于独特的体相晶化重构及随之发生的反应机理转变，Ir/TiO_x@Ti催化剂在酸性OER中实现了活性与稳定性的同步提升：其质量活性是未负载铱纳米粒子的2.4倍；同时，在10 mA cm^–2的电流密度下稳定运行超过1700小时，且铱的溶出率极低。将其应用于质子交换膜水电解槽（PEMWE）阳极时，在低铱载量（0.3 mg_Ircm^–2）下实现了4.0 A cm^–2@2.0 V的高电流密度，并在400小时的连续运行中表现出更低的电压衰减率，性能远超商业基准催化剂。

该研究突破了长达半个世纪的传统认知，首次揭示了载体可通过调控催化剂的体相重构过程来决定其最终活性相与反应机理，为解决电催化领域长期存在的活性和稳定性权衡难题提供了全新的思路和通用的策略。

相关研究成果以“Support-tuned iridium reconstruction with crystalline phase dominating acidic oxygen evolution”为题发表在Nature Communications（Nat. Commun.2025,16,8164）上。欧洲杯 博士研究生张可新、博士后梁宵为共同第一作者，吉林大学邹晓新教授、陈辉副教授为共同通讯作者。

论文链接：//www.nature.com/articles/s41467-025-63541-9