摘要：经过几十年的研究和筛选，两种基于Ir的催化剂，金红石IrO2和无定形IrOxHy已被广泛用作最先进的PEMWEs中的OER催化剂。值得注意的是，无定形IrOxHy最初在Ir金属经历连续电位循环时被发现，这种IrOxHy被称为阳极氧化铱膜(AIROF)。相比于I

经过几十年的研究和筛选，两种基于Ir的催化剂，金红石IrO2和无定形IrOxHy已被广泛用作最先进的PEMWEs中的OER催化剂。值得注意的是，无定形IrOxHy最初在Ir金属经历连续电位循环时被发现，这种IrOxHy被称为阳极氧化铱膜(AIROF)。相比于IrO2，AIROF表现出更高的的效能，突出了其降低器件中Ir负载的潜力。然而，IrOxHy在MEAs中的应用面临着重大挑战。

具体而言，为了确保纳米IrOxHy的细微分散，需要高导电性和稳定的载体材料，但这种理想的载体目前仍未被开发出来。在无载体的情况下，通常使用具有纳米线和纳米片结构的Ir金属或合金作为预催化剂。然而，由于Ir金属中AIROF的形成伴随着Ir的大量溶解/损失，这严重限制了反应稳定性。

近日，南洋理工大学徐梽川和浙江大学陈禹博等报道了一种基于金属氧化物的分子自组装策略，用于构建具有多孔结构的无载体IrOxHy电催化剂(HP-IrOxHy)。在这种策略中，关键是设计一种适当的预催化剂，以促进阳离子浸出触发分子自组装。

具体而言，研究人员选择Sr4IrO6作为预催化剂，其提供了由Sr原子分离的单个IrO6八面体。相邻的IrO6八面体之间约6 Å的距离既不太短也不太长，确保通过脱水形成强大的Ir-O(H)-Ir框架，并且催化剂具有致密分层多孔结构(微米级多孔结构增强了阳极质量传递)。

性能测试结果显示，在基于MEA的设备中，HP-IrOxHy催化剂显示出优异的电化学性能，在1.52 V下的TOF为5.31 s-1，S数为1.5 × 109，优于文献报道的其他Ir基催化剂(IrVI-ado，TOF: 3.36 s-1@1.55 V，S数: 1.5 × 108)。

此外，在基于HP-IrOxHy (Ir负荷为0.375 mg cm-2)的PEMWE中，达到4.0 A cm-2电流密度所需的电池电压小于1.75 V，显示出优异的性能。

总的来说，这种以金属氧化物为基础的分子自组装策略，再加上预催化剂的设计，为开发高性能MEA装置的先进电催化剂提供了一种新的方法。

Support-free iridium hydroxide for high-efficiency proton-exchange membrane water electrolysis. Nature Communications, 2025.DOI: 10.1038/s41467-025-58019-7

来源：MS杨站长