析氧反应（OER）在许多能源存储和转换领域都占有举足轻重的地位。随着电解水制氢技术在实现碳中和目标下关键作用的日益突显，人们愈发关注到OER的重要性。然而，由于OER反应动力学缓慢，其反应效率会直接影响电解槽的整体效率。因此，人们致力于开发能够在强氧化腐蚀环境下维持高活性的OER催化剂。目前，在质子交换膜电解槽中，析氧催化剂普遍使用具有优异性能的氧化铱。鉴于铱金属的稀缺资源与高昂价格，低铱替代催化剂的研发至关重要。如何在保持低成本的前提下，提升催化剂的活性与稳定性成为重要议题。

深刻理解元素组成、电子特性与催化性能之间的关联对于催化材料的合理设计至关重要。过去二十年，人们在针对碱性析氧催化剂的研究中开发了多种电子描述符。然而，它们却不能简单应用于酸性析氧催化剂体系中。一方面，这些电子描述符都是基于3d过渡金属的材料体系提出的，而酸性催化剂常用的铱和钌分别是5d和4d过渡金属，催化剂中具有更复杂的自旋轨道耦合与电子相互作用。另一方面，酸性析氧环境往往会使催化剂发生严重的结构演化，为酸性析氧催化剂构效关系的揭示带来难度。

近日，吉林大学邹晓新教授研究团队高通量合成了66种具有不同Ti、Ru、Ir原子比的SrTi_xRu_yIr_zO₃钙钛矿氧化物，构建了组分-活性-稳定性相图，识别出了低铱用量、高活性、强稳定性的理想催化剂组成，证明了3d-4d-5d金属与氧原子间相互作用在调控性能趋势以及决定催化机制方面的重要作用。

通过构建SrTi_xRu_yIr_zO₃钙钛矿氧化物的活性-稳定性相图，作者们观察到了组分对催化性能的影响趋势。在催化活性方面，三角相图中顶角区域附近材料的活性由主要组分（原子占比最高的组分）主导，相图中间区域催化剂的性能体现为Ti、Ru和Ir协同效应的结果。在催化稳定性方面，富Ru区域的催化剂普遍不稳定，而富Ir且含有一定量Ti区域内的催化剂具有优异稳定性，证明在SrTi_xRu_yIr_zO₃钙钛矿氧化物中，较高含量的Ir是催化稳定性的保障，一定量的Ti对催化稳定性有助益作用。最终，作者在众多SrTi_xRu_yIr_zO₃催化剂中识别出了兼具高活性与稳定性的理想区域：0.1 ≤ x ≤ 0.3, 0.1 ≤ y ≤ 0.2, 0.5 ≤ z ≤ 0.8。

研究结果表明，理想区域内的TRI-226（SrTi_0.2Ru_0.2Ir_0.6O₃）催化剂的活性显著优越于基准催化剂IrO₂和RuO₂，其性能处于已报道催化剂的前列。此外，TRI-226能够稳定催化300小时以上，其催化稳定性与已报道的铱基、钌基、铱钌基催化剂相比具有突出优势。

为揭示SrTi_xRu_yIr_zO₃中元素组成、电子特性与催化性能之间的构效关系，作者将该复杂体系中Ti、Ru和Ir的作用机制简化为过渡金属与氧成键的杂化程度（B-O键共价性）。通过分析O边X射线吸收谱（XAS）对材料的B-O键共价性进行定量化，作者发现催化剂的活性随B-O键共价性增强而提升，但过强的B-O键共价性会对催化剂的稳定性带来不利影响。因此，兼具活性与稳定性的催化剂应具有适中的B-O键共价性。

通过研究SrTi_xRu_yIr_zO₃催化剂的催化机理与催化后结构，作者发现B-O键共价性决定了材料的催化剂机制，从而影响其结构稳定性。具体而言，共价性适中的TRI-226催化剂遵循吸附质机制，能够在具有高活性的同时表现出优异的结构稳定性；而共价性过强的TRI-262催化剂还涉及到晶格氧参与机制，虽然具有更快速的OER反应动力学，但生成的氧空位会诱导晶体结构坍塌，因此具有较差的结构稳定性。

最终，作者基于SrTi_xRu_yIr_zO₃催化剂建立了电子结构、催化活性和结构演变之间的关联，证实了B-O键共价性这一描述符对于预测酸性析氧催化剂活性与稳定性的可靠性。该工作为多组分功能材料的设计与合成提供了新思路，对低成本、高活性与稳定性酸性析氧催化剂的开发具有指导意义。