华中科技大学AM：稳定运行450小时！多元素双异质结催化剂的级联设计密码

电催化反应中，多步中间体的线性标度关系制约了单活性位点催化剂的效率，多活性位点异质结催化剂有望解耦不同基元步骤，但如何定向输送中间体仍是一大挑战。本研究提出“梯度吸附势”设计策略，在双异质结中构建连续吸附梯度以编程控制中间体溢流。以酸性氧析出反应为模型，通过第一性原理计算筛选出Mo作为最优桥连元素，并采用程序控温合成精准构筑了RuIr-Mo/WVOx双异质结催化剂。该催化剂内部形成WVOx→Mo→RuIr的连续梯度吸附序列，协同降低了OH溢流能垒与氧化能垒。实验结果表明，优化后的催化剂在10 mA cm⁻²下过电位仅183 mV，并在100 mA cm⁻²电流密度下稳定运行超过450小时。原位光谱与理论计算证实了“水在WVOx上解离→OH经Mo桥定向溢流→在RuIr位点低能垒氧化”的级联通路。结论是，该工作提出了耦合“程序化中间体溢流”与“电子级合金活化”的通用设计范式，可拓展至CO₂电还原、氮还原等多步反应，为理性设计高性能电催化剂提供了新思路。