近日，我校化学与材料科学学院稀土能源催化团队在质子交换膜水电解制氢领域取得重要研究进展。相关成果以“Ordered Ba₂EuIrO₆ Double Perovskite With Active Ir-O_bri-Eu Unit for Enhanced Electrocatalytic Oxygen Evolution in PEMWE”为题发表于国际权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》。我校化学与材料科学学院为第一完成单位，付更涛教授为论文通讯作者，朱钰为第一作者。

质子交换膜水电解（PEMWE）能够利用可再生电能高效制备绿色氢气，是面向“双碳”目标的重要能源转化技术。然而，在酸性强氧化环境中，阳极析氧反应（OER）动力学迟缓，同时催化剂容易失活。当前商用Ir基氧化物虽然具有较好的耐腐蚀性，但Ir资源稀缺、成本较高且本征活性仍有提升空间。因此，开发低Ir用量、高活性且长寿命的酸性OER催化剂，是推动PEMWE规模化应用亟需解决的问题。

针对上述瓶颈问题，团队设计并制备了一种有序Ba2EuIrO6双钙钛矿用于催化酸性OER。电化学测试表明，Ba₂EuIrO₆在10 mA cm^-2的电流密度下过电位仅需250 mV，在1.57 V下质量活性达到1.39 A mg_Ir^-1，显著优于BaIrO₃和商业IrO₂。组装的Ba₂EuIrO₆ || Pt/C质子交换膜水电解槽在60 ^oC下仅需约1.68 V即可达到1.0 A cm^-2，并在1.0 A cm^-2下稳定运行350 h，展现出良好的应用潜力。

图1. Ba₂EuIrO₆结构表征

图2. Ba2EuIrO6在酸性OER及PEMWE中的电催化性能

原位表征和理论计算结果表明，Ba2EuIrO6所构建的Ir-O_bri-Eu单元作为关键活性中心发挥重要作用。一方面，Ir-O_bri-Eu单元具有较强质子亲和力，能够从OOH*和OH*中间体捕获质子，从而触发桥接氧介导的去质子化机制（BOMD）。另一方面，Eu的引入调控了Ir的d_z2轨道，提高了吸附氧的自旋密度，加速-OH进攻，降低OOH*形成的能垒。

图3. 理论计算揭示Ir-O_bri-Eu活性单元促进酸性OER的作用机制

该研究提出了通过稀土调控双钙钛矿Ir-O_bri-Eu局域结构来协同优化质子转移与O-O键形成的新思路，为低Ir负载、高性能酸性OER催化剂的理性设计提供了重要依据，也为高效、稳定PEMWE阳极材料开发提供了新的参考。

该研究工作得到了江苏省基础研究计划、江苏省重大科技项目、南京市“U35”强基工程、国家地方联合工程研究中心和江苏高校优势学科建设工程等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.8724105。