理解催化剂-电解液界面水分子在酸性OER过程中的结构和动态变化对于发展质子交换膜电解水器件非常重要。

有鉴于此，武汉大学罗威教授等报道发展了一系列p区金属（Ga, In, Sn）掺杂RuO₂催化剂，因此能够调控电子结构和Ru-O的共价化学键，研究了电化学界面工程对于改善酸性OER的作用。

本文要点

（1）

通过原位ATR-FTIR光谱表征和理论计算，发现Ga-RuO₂催化剂产生自由H₂O分子的局部环境富集现象，而且水分子的结构从4配位氢键水分子变成2配位氢键水分子，最后变成自由状态的水分子。通过增强溶剂重组作用，是这种电化学双层的氢键网络结构优化的原因。

（2）

界面水分子的有序结构促进了高效率的质子耦合电子跨界面转移，能够降低水分子解离的能垒，增强酸性OER催化活性。这项工作展示了酸性OER反应中，控制界面水分子结构和动态变化的重要作用，能够作为设计高性能电催化剂的设计理念。

参考文献

Liqing Wu, Wenxia Huang, Dongyang Li, Hongnan Jia, Bingbing Zhao, Juan Zhu, Haiqing Zhou, Wei Luo，Unveiling the Structure and Dissociation of Interfacial Water on RuO₂ for Efficient Acidic Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202413334

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202413334