文章导读
你的实验室或企业是否还在为质子交换膜电解槽的催化剂寿命发愁？传统思路死磕氧化物优化，结果越优化溶解越快——因为学界忽略了一个致命前提：金属态在酸性高氧化环境里真的只能认命吗？西安交大团队这次反其道而行，用银把钌铱"锁"在金属态，让催化剂在工业级电流下硬扛1500小时几乎不衰减。这个颠覆认知的"亲氧性调控"策略，可能直接改写绿氢制备的成本公式。
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氢能作为全球能源转型与实现“双碳”目标的关键载体，其规模化制备高度依赖质子交换膜电解水（PEMWE）技术。然而，在阳极析氧反应（OER）过程中，催化剂长期处于酸性、高氧化电势的极端环境，对其稳定性与耐久性提出了严峻挑战。传统钌/铱基氧化物催化剂虽具有较高活性，但在高电势下易发生过度氧化，进而导致材料溶解与性能衰减，严重限制了电解槽的服役寿命。
长期以来，学界普遍认为金属态材料在酸性强氧化环境中难以稳定存在，因此OER催化剂研究主要集中于氧化物体系的优化与改进。然而，这一思路本质上仍未摆脱“氧化—溶解”失效路径的约束。若能够通过结构与电子调控手段稳定金属态、抑制其向氧化物转化，则有望从根本上规避传统氧化物催化剂的失效机制，为构建高活性、长寿命OER催化体系提供全新路径。
针对上述挑战，高传博教授团队提出了一种通过调控合金“亲氧性”以提升抗氧化与抗腐蚀能力的策略。研究团队利用“空位扩散辅助合金化”机制，突破银与钌、铱之间的热力学不互溶限制，成功构筑了组分均匀的亚稳态AgRuIr合金纳米笼结构。Ag的引入显著降低了合金体系的亲氧性，抬升了氧原子嵌入金属晶格的能垒，从而有效抑制了金属催化剂的氧化进程，使其在反应过程中能够稳定维持金属态结构，避免过度氧化引发的溶蚀失效。该催化剂在PEMWE电解槽中表现出优异的综合性能：在工业级电流密度1 A cm–2条件下，槽电压仅为1.73 V，并可稳定运行超过1500小时，每千小时的电压衰减率不足1 mV，金属溶解率仅为0.5–0.7%，位列当前高耐久性OER催化剂的前列。
该研究成果以《抗氧化AgRuIr合金纳米笼用于质子交换膜电解中高效且持久的析氧反应》（Oxidation-resistant AgRuIr alloy nanocages for efficient and enduring oxygen evolution in proton exchange membrane electrolysis）为题发表在国际权威期刊Nature Communications。西安交通大学为论文通讯单位。西安交通大学博士生王笑笑、苏州大学博士生余沛平、西安交通大学博士生刘墨宣为论文共同第一作者，高传博教授为论文通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金、陕西省杰出青年科学基金及中央高校基本科研业务费等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71943-6
课题组主页：https://gr.xjtu.edu.cn/web/gaochuanbo
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