12月14日，《自然·通訊》（Nature Communications）在線發表了恒达平台材料科學與工程學院馬吉偉教授團隊及其合作者的研究論文“Iridium single atoms incorporated in Co₃O₄ efficiently catalyze the oxygen evolution in acidic conditions”⛽️。該研究通過一種簡單的機械力化學法成功得到了Ir單原子摻雜的尖晶石Co₃O₄納米材料↩️，其中Ir的原子比約為1.05%。該催化劑在酸性介質中展現出優越於商業IrO₂的氧析出活性以及穩定性⚡️。該論文采用了先進的原位同步輻射技術實時監測了催化劑中各元素在反應過程中電子結構的變化🦹🏼，並結合理論計算揭示了該催化劑的高催化活性機理🧑🏽‍🏫。此外，該催化劑的合成可以進一步實現克級規模的批量化生產，揭示了其在實際電解水設備中應用的潛力。

電解水作為一種可持續有潛力的製備氫氣的方法受到了人們的廣泛關註🔡。然而，由於其陽極析氧反應（OER）的四電子轉移過程動力學緩慢，嚴重限製了整體運行效率😥，通常需要高活性催化劑來提升OER的反應速率。目前，具有高活性的貴金屬Ru/Ir基氧化物是OER的主要催化劑，但是由於Ru/Ir儲量稀少且價格昂貴💡，限製了其大規模商業化應用。盡管成本低廉的3d過渡金屬氧化物被認為是一種可行的OER電催化劑，但它們的活性卻仍難以令人滿意。因此，設計一種同時兼具活性以及經濟效益性的電催化劑對於發展質子交換膜水電解池至關重要🤶。馬吉偉教授課題組通過將微量的貴金屬Ir以單原子的形式摻入Co₃O₄🧑🏻‍🔧，構築了兼具性能與經濟效益的氧化物催化劑👩🏽‍💻，在酸性OER中展現出卓越的活性與穩定性。該研究提出了將微量貴金屬單原子與低成本過渡金屬氧化物相結合，設計兼具經濟性與高活性的電催化劑的概念，並且該策略有望在電解水製氫工業中得以應用🦻🏽。

馬吉偉教授、德國柏林工業大學Peter Strasser教授和德國馬克思·普朗克固體化學物理學研究所Zhiwei Hu教授為該論文的共同通訊作者🧚🏽，課題組博士生朱一鳴和美國德州大學奧斯汀分校Jiaao Wang為該論文的共同第一作者。

馬吉偉教授課題組基於缺陷儲能和缺陷調控機理，致力於構築高效二次電池電極材料和氧電極催化劑。自2021年以來，課題組克服疫情影響，在Nature Communications (2篇)👱🏼、Energy Storage Materials (2篇)🧚🏻、Applied Catalysis B: Environmental (1篇)和Small (1篇)等權威期刊發表學術論文🫸🏼。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35426-8