2.1 形貌结构优化

首先是通过相位与形态控制，对表面积进行最大化处理，调节晶体的形貌结构。超小的尺寸和大的表面体积比会暴露更多的活性位点，提高贵金属利用率，对催化剂的性能产生影响。人们设计了各种纳米材料，获得了比商用IrO₂(320-380 mV@10 mA/cm²)更好的性能^[17]。目前的制备方法已有熔盐法^[18]、湿化学法^[19]、模板法^[20]等。

由于Ir比Ru具有更高的稳定性，Ru比Ir具有更优越的OER活性，因此通常将Ru和Ir合金化形成双金属纳米结构^[24]。块状材料由于表面能低而表现出良好的稳定性，而纳米颗粒的高活性则来源于大量的协同不饱和位点^[25]。

2.2 界面工程

界面工程常将贵金属元素与其他组分相结合，制成具有异质结构的复合材料，不同组分间的协同效应与电化学表面积的增加对提高催化剂的性能具有重要作用。通过形成杂原子键，可改变晶格参数和电荷分布，从而调节关键氧中间体(如OH^*、O^*和OOH^*)的电子结构和吸附，提高OER活性和持久性。Liu等^[51]通过等离子辅助球磨(PABM)-水热技术，成功的合成了具有独特氧空位结构的IrO₂/Nb₂O_5-x，通过对电子结构的操纵有效的增强了氧化物-载体的相互作用，氧空位对Ir原子周围氧原子配位产生影响，导致Ir-O键收缩，Nb向Ir发生电荷转移，防止了Ir的过度氧化，d带中心上移增强了Ir中心与吸附质之间的结合力(图6）。

2.3 反应路径设计

微观反应路径对电化学性能起着至关重要的作用。AEM在吸附能与*OH和*OOH活性中间体之间固有的线性关系限制了高效电催化剂的发展。动力学有利的LOM机制避免了*OOH中间体的产生，但它形成的晶格氧空位破坏了热稳定的晶体结构^[60]。AEM的理论局限性和LOM的结构不稳定性导致活性和稳定性较差，限制了Ir基电催化剂在酸性介质中的实际应用^[61]。OER的氧化路径机制(OPM)可以使吸附的氧(*O-O*)直接耦合释放O₂，有效的克服了以上缺点^[62]。OPM对金属活性位排列有严格要求，具有适当原子距离的对称双金属位可以有效降低O*-O*自由基的耦合能垒。Ashwani等^[63]将短程相关的Ir单原子簇(SAE)锚定在Mn掺杂的尖晶石氧化物中(CMO)，Mn掺杂降低了Co₃O₄表面Ir单原子的迁移能垒，通过精确调节氧化物载体的表面能，实现了对单原子簇-载体的配位环境优化，抑制了晶格氧的参与，增强了直接O*-O*自由基偶联，改变了反应路径（图7）。

IrO₂作为不可替代的质子交换膜电解槽(PEMWE)的商用催化剂，具有高催化活性与稳定性，但其价格昂贵限制实际应用，因此研究低Ir催化剂的改性方法具有重要意义。本文综述了Ir基OER电催化剂的3种反应机理：AEM，LOM与OPM，由机理出发讨论了3种改性策略的最新应用进展：形貌结构优化，界面工程与反应路径设计。随着电解水技术的不断深入发展，开发新型Ir基酸性OER催化剂也面临众多挑战，包括以下：

3.1目前报道多采用计算与各种表征手段证明了活性物质的存在与价态，而缺少对实时动态催化过程的检测。

3.2三电极半反应的测试可快速高效筛选材料，得到的优异的Ir基电催化剂应当在电解槽装置上进行高电流密度测试。

3.3电解水技术目前一般要求电力输入稳定，具有波动性的可再生能源无法完全应用于制氢。PEMWE具有一定的波动性负荷能力(0% ～150%)，优于碱性(20% ～120%)。