电子化合物是一类以阴离子态电子限域于晶体空隙为特征的材料。凭借独特的富电子结构，该类材料在储能、超导及光电子等领域展现出良好潜力，但其催化潜力直到近十年才逐渐受到重视——在氨分解、CO氧化、选择性加氢和Suzuki偶联等反应中，电子化合物已被证实可作为高效的“电子库”参与催化作用。尽管如此，电子化合物在电催化领域的发展仍不充分，主要受限于其本征不稳定性和合成制约。多数已知电子化合物对水敏感，在电化学体系常见的酸、碱性环境中易发生分解；传统合成方法（如高温烧结或电弧熔融）往往仅能获得微米级晶体，比表面积低，难以满足现代电催化剂对纳米结构化的需求。这些瓶颈也引出了一系列关键科学问题：电子化合物在热催化中的给电子特性能否在电催化体系中延续？在电位驱动下，其界面会发生哪些独特的电荷转移现象？

图1 Ti₃O通过强金属-载体相互作用稳固氧掺入的铱相的示意图。

针对上述科学问题，袋鼠影视 邹晓新教授团队合成了一种Ti₃O电子化合物，以其为载体构建了Ir/Ti₃O纳米催化剂，用于酸性析氧反应，从而拓展了电子化合物在电催化中的应用。研究团队突破了传统固-固合成路径对高温、长时间反应与高真空条件的限制，基于一种创新的动力学控制的气‑固反应路径，利用金属钛与氧气直接反应，在显著更温和的条件下成功制备出相纯的纳米级Ti₃O。通过实验参数调控、热力学计算与分子动力学模拟，研究揭示了通过精准调控氧在金属钛晶格中的扩散动力学，可实现Ti₃O形成的非平衡机制。实验结果表明，Ti₃O兼具高导电性（617 S cm^–1）与宽电化学稳定窗口（–0.4 V到2.1 V），表现出与传统不稳定电子化合物显著不同的电化学稳定性与导电特性。在评估Ir/Ti₃O在酸性析氧反应中的性能调控作用时，研究发现Ti₃O载体对提升Ir催化剂的活性、稳定性及反应动力学具有关键作用。结合几何结构与电子结构表征，团队进一步揭示了Ti₃O载体兼具强金属-载体相互作用与电子供给能力的独特协同效应。这些效应共同稳定了金属铱晶格，防止其聚并与非晶化，同时促进了氧物种向亚表层迁移。这种可控重构导致形成独特的氧掺入的铱相，从而有效抑制了晶格氧参与机制，推动反应完全转向吸附质演化机制。本研究的认识凸显了电子化合物载体在调控催化剂重构路径中的关键作用，为通过精确设计金属-载体相互作用以构建高性能电催化剂提供了新的思路。

相关研究成果以“Electride-Stabilized Iridium Nanoparticles with Subsurface Oxygen Confinement for Oxygen Evolution Electrocatalysis”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。袋鼠影视 博士研究生张可新、张露为共同第一作者，袋鼠影视 邹晓新教授、博士后梁宵为共同通讯作者。

论文链接：//pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c12062