近日，郑州大学化工学院张冰教授课题组在亚纳米团簇催化剂研究中取得重要进展。团队通过对电子结构和形貌结构的精心设计，成功调控出负载在核壳双金属氧化物表面的亚纳米Ir团簇，该催化剂在广泛的pH范围内均具有优异的电解水性能。

构建活性原子几乎完全暴露的亚纳米团簇催化剂是同时提高原子利用效率和活性的一条很有潜力的途径。虽然在合成亚纳米团簇方面已经进行了大量的研究，但控制金属团簇在指定的载体上的均匀可控分布仍然存在困难，特别是在高金属负载的情况下。寻找一种可行的策略来防止金属团簇在合成和反应过程中聚集成纳米颗粒仍然是研究的重点。因为载体表面性质对金属前体分子的吸附/分散和生成的簇的稳定性起着不可或缺的作用。因此，设计合适的支撑材料，使其高度稳定，并与金属团簇相互作用，以防止金属聚集是突破之一。金属氧化物作为亚纳米金属团簇的载体，在碱性条件下具有良好的结构稳定性，但在酸性和中性条件下催化水分解的耐久性不足。此外，核壳结构的实现有可能优化转运-反应权衡，有效利用催化活性物质，从而提高催化剂的催化性能。基于此，该团队通过受限原位外溶策略构建了一种核壳钴铈双金属氧化物，表面是高覆盖亚纳米级Ir团簇（Ir cluster@CoO/CeO2）。该催化剂在宽pH范围内表现出优异的电解水性能。

研究成果以“High Coverage Sub-Nano Iridium Cluster on Core–Shell Cobalt-Cerium Bimetallic Oxide for Highly Efficient Full-pH Water Splitting”为题，发表在国际权威期刊《Advanced Science》。张黎丽博士为论文第一作者，尚会姗副研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家区域创新发展联合基金重点项目和国家自然科学青年基金等资助。

文章链接：http://doi.org/10.1002/advs.202407475

亚纳米团簇催化剂结构示意图及内置电场的定向电子传输