文章于2026年1月13日发表在Advanced Materials，武汉理工大学唐浩林/田甜&中山大学卢锡洪为通讯作者。Harnessing Direct Oxo Coupling for Durable Water Oxidation via Atomic-Level Strain EngineeringDOI：doi.org/10.1002/adma.72241本研究通过原子级压缩应变工程，成功将IrO₂基催化剂的析氧反应（OER）路径从传统的吸附质演化机制（AEM）转向直接氧自由基耦合机制（OPM）。关键创新在于：利用大离子半径的Er³⁺（0.89 Å）掺杂进入IrO₂晶格，诱导局部压缩应变，使Ir–Ir间距由3.19 Å缩短至2.96 Å，从而优化Ir的d带中心（上移至−0.165 eV），增强O中间体的表面覆盖度并促进其直接O–O偶联。该策略不仅绕过了AEM中高能垒的OOH形成步骤（ΔG从2.665 eV降至2.170 eV），还避免了晶格氧参与机制（LOM）导致的结构失稳。所制备的Er-IrOₓ催化剂在酸性介质中仅需209 mV过电位（10 mA cm⁻²）、Tafel斜率低至70.55 mV dec⁻¹，并在PEM水电解槽中实现6 A cm⁻²@1.899 V的工业级性能，稳定运行超400小时。为解决贵金属基催化剂“活性-稳定性权衡”难题提供了全新范式。图5 Er-IrOₓ的DEMS、原位拉曼谱图及原位红外光谱结论与意义
本研究首次通过应变调控实现OER机理的定向切换，确立了“压缩应变→几何/电子重构→OPM主导”这一可推广的设计逻辑。其核心价值在于：以离子半径匹配的稀土掺杂作为简洁、可规模化的合成策略，将高活性OPM路径与晶格完整性统一，从根本上规避了*OOH高能垒与晶格氧流失的双重限制。该工作不仅为Ir基催化剂的理性设计提供了普适性框架（如Dy、Ho、Tm等也呈现火山型关系），更对Ru、Co等其他氧化物体系具有迁移指导意义，为质子交换膜水电解（PEMWE）迈向低成本、长寿命绿氢生产奠定了材料基础。
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