在无机固体材料中，氢嵌入为调控晶体结构与电子性质提供了新的研究思路。氢进入晶格后，可以改变金属-氧键的局域环境，诱导晶格畸变、结构重排乃至相变，从而影响材料的物理化学性质。尽管这一策略已在WO₃、MoO₃、VO₂、TiO₂和钙钛矿氧化物等体系中取得进展，但在其他氧化物中的进一步拓展仍面临明显挑战。一方面，氢嵌入动力学难以精确调控，稍有偏差便可能引发结构坍塌或金属析出；另一方面，晶格氢表征难度较高，限制了对其构效关系的深入认识。对于二氧化铱而言，如何在保持高稳定性的同时进一步提升酸性析氧活性，一直是该领域关注的核心问题，氢嵌入为此提供了新的可能。

图1 氢嵌入诱导二氧化铱相变示意图

近日，海角社区 邹晓新教授团队将氢嵌入调控拓展至二氧化铱（IrO₂）催化剂体系，发展出一种温和可控的氢嵌入策略。研究团队以甘油为氢源，将氢原子引入IrO₂晶格，成功实现材料由四方相向单斜相转变。研究发现，氢嵌入不仅改变了IrO₂的晶体对称性和局域配位环境，还诱导了显著的纳米尺度重构。具体而言，氢嵌入使Ir—O键平均键长增加，Ir—O共价性减弱，IrO₆八面体发生畸变，铱的平均氧化态由+4降至+3.4，并在晶格中形成稳定的氢环境。同时，原始粒径40 nm的颗粒进一步粉化为粒径约1.5 nm的超小纳米晶。性能测试表明，氢嵌入后的IrO₂（H-int-IrO₂）具有优异的酸性析氧性能。与原始IrO₂相比，其本征析氧活性提高18倍，铱溶出降低80%以上。在质子交换膜水电解槽中，H-int-IrO₂作为阳极催化剂时，电解槽性能达1.78V @2.0 A cm⁻²，并且在该电流密度下可稳定运行超过1000小时。进一步研究表明，这一性能提升并不单纯来自颗粒粉化引起的比表面积增加，更源于氢嵌入引发的本征结构调控。一方面，超小纳米晶有利于构筑更均匀、更疏松的阳极催化层，改善气液传输行为；另一方面，H-int-IrO₂在析氧过程中主要遵循吸附质演化机制，虽伴随有限的晶格氧参与，但该材料具有更强的界面自由水捕捉能力，使晶格氧参与反应后形成的氧空位得到快速补充，从而兼顾高催化活性与结构稳定性。该研究揭示了氢嵌入在调控IrO₂催化剂晶体结构、电子结构和反应路径中的关键作用，为设计兼具高活性与高稳定性的铱基酸性析氧催化材料提供了新思路。

相关成果以“Boosting Oxygen Evolution Electrocatalysis Through Hydrogen Intercalation-Induced Phase Transformation in Iridium Dioxide”为题发表在Advanced Materials上。海角社区 博士研究生沈雨澄、博士后张明程为共同第一作者，邹晓新教授、博士后梁宵为共同通讯作者。

论文链接：//doi.org/10.1002/adma.202521450