电化学能源转化为应对环境污染和能源危机等全球性挑战提供了潜在解决方案。阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）因其能够在碱性条件下将氢燃料（一种环境友好、零碳且能量密度高的能源）直接转化为电能而脱颖而出。遗憾的是，从酸性介质到碱性介质的转变通常会导致HOR动力学降低两个数量级，这阻碍了其广泛的商业应用。因此，大量研究致力于探索高效碱性HOR催化剂。原位表征技术的进展使得人们能够观察到HOR反应过程中吸附态羟基（OHad）的存在。OHad物种可用作HOR反应过程的描述符。然而，关键中间体羟基与界面水之间的相互作用常常被忽视。

    近日，我院杨秀林教授团队联合清华大学朱永法、南洋理工大学武斌、中北大学石晓峰在《Nature Communications》期刊发表题为“Modulating the interfacial solvation structure to promote hydroxyl migration for alkaline hydrogen oxidation”的研究成果。该研究阐明，杂原子配位数工程对于调控界面溶剂化环境和优化碱性氢氧化性能至关重要。理论模拟证实，IrP₂-Ir₂P@NC结构能够实现最优H和OH吸附，以加速Volmer步骤。关键在于，精确调控铱基催化剂的P配位数可在碱性介质中诱导可控Ir溶解，其中原位生成的Ir阳离子触发溶剂化增强效应（提升gap-H₂O含量和氢键连通性）。有趣的是，研究人员建立了一个普适性构效关系，关联了杂原子配位数、界面溶剂化状态和氢氧化活性，阐明了金属溶解与催化剂-电解液界面处催化性能之间的内在联系。更重要的是，以IrP₂-Ir₂P@NC为阳极的AEMFC在H₂-O₂气氛下实现了1.59 W cm⁻²的峰值功率密度，所获性能与近期报道的碱性氢氧化催化剂数据相比具有竞争力。该研究摒弃了传统的以组分/结构调控为焦点的思路，提出了“配位数调控→溶剂化效应优化→催化活性提升”的设计原则，并为电催化剂的理性设计提供了基础性见解。（文/彭杏兰 图/杨秀林 审/唐海涛 卢洁 陈振锋）

英文原题：Modulating the interfacial solvation structure to promote hydroxyl migration for alkaline hydrogen oxidation

论文DOI：10.1038/s41467-026-75394-x

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75394-x