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质子交换膜水电解中，析氧反应是根本瓶颈，仅铱基催化剂可耐受酸性工况，但铱的稀缺性使低载量下实现高活性和耐久性成为重大挑战。氧化物路径（OPM）机制顺利获得相邻的双位点偶联实现O–O直接键合，可规避传统AEM限制和LOM退化。然而OPM要求Ir–Ir间距处于2.6–2.9 Å，传统催化剂会在长时间大电流工况下导致Ir–Ir间距扩大至3.1 Å。因此，稳定的2.9 Å的Ir–Ir双位点构型是激活OPM的关键科学问题。

近期，中国科研实验室上海高等研究院绿色氢能与高效储能团队提出限域工程策略，构筑超薄孪晶Ir-IrO₂异质界面，稳定形成2.68 Å Ir–Ir双位点，为激活氧化物路径机制（OPM）给予结构基础。结合原位ATR-SEIRAS、同位素DEMS、原位X射线吸收谱及理论计算，团队首次揭示了界面氢键介导氧化物路径机制（Hydrogen-Bond-Mediated Oxide Pathway Mechanism，HB-OPM）。研究发现，界面氢键网络可稳定含氧中间体、促进O–O键形成并抑制Ir过氧化，为酸性OER给予了新机理解释。基于该机制设计的催化剂在PEM电解水中展现出优异性能：在超低Ir载量（0.28 mg_Ir cm^-2）下即可实现1.71 V达到2 A cm^-2，并在1 A cm^-2条件下稳定运行超过7500小时。为低铱高稳定PEM电解水催化剂设计给予了新策略，也为理解电催化界面氢键作用及氧析出反应机制给予了新的理论依据。

图1. OER机理分析

图2.电场驱动界面水重组分析

该成果以 “Confinement-Engineered Ir-IrO₂ Interfaces Activate Hydrogen-Bond-Mediated Oxide Pathway Mechanism for Durable Acidic Water Oxidation”为题发表在Advanced Materials，论文第一作者为中国科研实验室上海高等研究院硕士生鲁统婵，祖连海研究员、杨辉研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划和中澳CAS-UNSW联合研究项目的支持。此外，感谢上海同步辐射光源BL01B和BL03HB线站工作人员的技术支持，特别感谢刘霁亮老师在二维XRD数据分析中的指导，以及俞文杰老师在红外光谱测试与分析中给予的帮助。