发展高效、稳定且可持续的电催化技术是应对当前能源与环境危机、推动可持续发展的关键之一。作为质子交换膜（PEM）水电解技术的核心催化剂，IrO₂的开发重点在于设计出能够在酸性条件下具备高析氧反应（OER）活性且耐用的电催化剂。

然而，传统IrO₂催化剂在商业化应用中依然面临质量活性不足和高负载需求的挑战。同时，尽管氧缺陷被认为在OER中起着重要作用，其与催化活性的直接关系尚未得到明确验证。

近日，苏州大学的康振辉教授、邵名望教授、刘阳教授、廖凡副研究员和邵琪副研究员合作，以亚稳态1T-IrO₂为研究对象，设计了一种基于高价元素掺杂的新型催化剂Re_0.03Ir_0.97O₂。通过精准调控表面高浓度氧空位，研究团队成功揭示了氧缺陷在提升OER性能中的关键作用。

结合CV、瞬时电位扫描（TPS）、XPS和EPR数据，证实了Re_0.03Ir_0.97O₂中存在大量氧空位（OV）。基于CV以及TPS分析，我们提出Re_0.03Ir_0.97O₂催化剂中OV缺陷的丰度有助于在施加偏置下形成具有高氧化态的Ir活性位点，从而直接响应OER速率。这直接建立了氧空位和OER活性增强之间的联系。

在电化学性能测试中，Re_0.03Ir_0.97O₂表现出优异的OER性能，其在10 mA cm^-2下展现出仅193 mV的超低过电位。而且在质子交换膜电解池中以1.70 V电压实现约1200 mA cm^-2的电流密度，且在140小时的长期稳定性测试中性能几乎无衰减。

理论计算（DFT）和原位表征数据证实了Re_0.03Ir_0.97O₂上吸附物演化机制（AEM），以及Re-诱导氧空位对OER性能的提高的关键作用。Re掺杂的氧化铱纳米片不仅有效降低了Ir活性位点对中间体OH的吸附能，同时显著降低了AEM路径中的决速步骤反应能垒。

这项研究通过结合实验分析、TPS分析和DFT计算，证实Re_0.03Ir_0.97O₂催化性能提升源于OV的存在。首次明确了氧空位浓度与电催化性能之间的直接关系，为氧化物催化剂的性能优化提供了新思路，并为高性能电催化剂的设计奠定了理论基础。