阿貢材料科學家Nenad Markovic認為找到一種適合能量轉換或儲存的材料就像創(chuàng)造一段美滿的婚姻。通過使用兩種密集的天然元素制備成合金后再去除其中一種，可重塑材料的結構，更好地平衡了化學反應的三個重要因素：活性，穩(wěn)定性和導電性。科學家們目前正在周期表中尋找合適的元素或元素組合來制備催化劑，以實現(xiàn)其水解活性的提升及其表面上活性位點的耐久性的優(yōu)化。然而，找到活性高，穩(wěn)定性好的材料一直是一個挑戰(zhàn)。

對于新的催化劑，Markovic所在的實驗室轉向了銥元素，這是一種與隕石最相關的金屬。銥薄膜具有催化活性，但銥原子在電解質中會被逐步氧化，一部分會因為腐蝕離開催化劑表面，降低催化活性。為了提高銥的活性和穩(wěn)定性，該研究小組將銥和鋨進行合金化，以重組銥的結構來防止其氧化。與銥不同，鋨既沒有催化活性，也不穩(wěn)定，但卻有利于銥性能的提升。將鋨和銥合金化并去合金后，可以得到三維銥納米孔的重組結構。三維銥納米孔催化穩(wěn)定性的增強是因為孔內的電解液少，銥離子很快飽和，從而使表面原子停止溶解。

納米孔結構不但滿足了對催化劑活性及穩(wěn)定性的要求，還有助于提高材料的導電性。在使用過程下，多孔催化劑會在其高導電性銥內部形成獨特的低導電性氧化銥外殼。這樣，電子可以很容易地通過催化劑到達分界面，與等待的水分子實現(xiàn)水解反應。

該課題組名為“納米多孔核殼銥/氧化銥析氧催化劑的平衡活性，穩(wěn)定性和電導率”的研究在11月13日發(fā)表于Nature Communications。這項工作是由DOE，國家研究基金會，納米融合基金會和韓國能源技術評估和規(guī)劃研究所資助的。