用于酸介质析氧反应(OER)的高效电催化剂是开发清洁能源转换方案的关键。晶格氧介导机理（LOM）是通过触发晶格氧氧化还原来促进OER动力学。然而，在OER过程中，由于体结构重建而导致的低稳定性影响了其本征活性。研究认为，LOM的稳定性问题是可以克服的，只要同时考虑以下两个方面：i）发现合适的金属阳离子在IrMx中引发LOM，同时与阳离子的溶解作用相抗衡，即选择酸性和氧化稳定的M位。ii）通过精确调节大块晶格氧的配位环境来稳定催化剂，防止由于LOM而加速的体氧迁移和过量OV的形成。结合这两个因素，开发一种稳定的IrMOx化合物，具有局部和孤立的Ir-O键共价性，同时体氧原子保持惰性，抵抗快速扩散，将是解决这一问题的有效策略。
基于此，中科院长春应化所葛君杰研究员报道了首次实现了Ir单位点催化剂（Ir-MnO2）中晶格氧的活化。
文章要点
1）与块体Ir氧化物相比，分散在酸性稳定的g-MnO2中的Ir原子孤立中心适应了后者的螯合结构，并且由于Ir-O键长缩短（比IrO2中收缩约5%）而表现出更高的键共价性。原位18O同位素标记差分电化学质谱（DEMS）提供了直接的实验证据，表明孤立的Ir位点触发了LOM。
2）实验结果显示，0.5 M H2SO4中，Ir-MnO2具有极低的低过电位（218 mV@10 mA cm-2）和在300 mV的过电位下，具有相当令人印象深刻的周转频率（TOF）(7.7 s-1)。此外，由于局部晶格氧的活化，在OER过程中没有增加体阳离子和阴离子的迁移和结构重建。因此，该催化剂在650 h的耐久性试验中保持了良好的活性和结构稳定性。
这项研究提出了一种在不影响Ir催化剂结构稳定性的情况下触发Ir催化剂LOM的策略，同时优化了Ir催化剂的本征活性和利用率。
参考文献
Confined Ir single sites with triggered lattice oxygen redox: Toward boosted and sustained water oxidation catalysis, Joule, 2021
DOI: 10.1016/j.joule.2021.05.018
https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.05.018
