由可再生电力驱动的电化学水分解被认为是一种很有前景的制氢技术。与工业上成熟的碱性水电解相比，利用质子交换膜(PEM)技术的酸性水分解具有高能效和高效的气体分离效率等优点。然而，酸性水分解的一个重大阻碍在于反应动力学缓慢，特别是对于复杂的四电子OER过程。此外，强腐蚀性的酸性环境容易导致电催化剂的溶解和降解，最终降低整体水反应效率。

目前，基于贵金属的IrO₂(或RuO₂)和Pt/C分别被认为是对OER和HER的最先进的电催化剂。但是，贵金属稀缺的储量、高昂的成本和较低的双功能活性严重抑制了它们的大规模应用。因此，开发能够在酸性介质中有效驱动OER和HER的双功能电催化剂具有重要意义，但仍然是一个巨大的挑战。

近日，海南大学陈琦和中国地质大学贺贝贝等通过自上而下的部分溶出策略成功地合成了Ir@SrIrO₃异质结，并将其作为高效且稳定的酸性水分解催化剂。电化学性能测试结果显示，在0.5 M H₂SO₄溶液中，Ir@SrIrO₃催化剂在10 mA cm⁻²电流密度下的OER和HER过电位分别为229和28 mV，并且表现出优异的反应稳定性。

此外，利用Ir@SrIrO₃异质结分别作为阳极和阴极组装的电解槽仅需1.49 V的电压就能产生10 mA cm⁻²的电流密度，并且在该电流密度下该电解槽能够稳定运行超100小时，显示出巨大的商业化应用前景。

密度泛函理论(DFT)计算表明，电子在Ir@SrIrO₃异质结的界面区域富集，促进了电子从金属Ir转移到SrIrO₃钙钛矿，改变了界面电子结构。这种与电子重新分配的金属载体相互作用有助于调节关键中间体的吸附行为，降低反应的能垒；并且，表面缺少电子的贵金属位点也可以作为电催化反应的活性中心，加速反应的进行。

总的来说，该项工作通过自上而下的出溶路线确保了溶出纳米颗粒与主体材料之间强烈的金属载体相互作用，为设计高效稳定的酸性水分解催化剂提供了新策略。

Partial exsolution enables superior bifunctionality of Ir@SrIrO₃ for acidic overall water splitting. Advanced Science, 2024. DOI: 10.1002/advs.202309750