酸性析氧反應（OER）中催化劑穩定性差一直是一個長期存在的問題。在此，研究者使用靜電紡絲方法，在嵌入石墨碳層（IMO）的半導體金屬氧化物上引入缺電子性金屬，該半導體金屬氧化物由Ir（Rh，Au，Ru）-MoO3組成。結合實驗和理論系統研究了IMO的結構、電子轉移行為和OER催化性能。值得注意的是，具有缺電子性金屬表面的IMO（Irx+；x>4）在10 mA cm-2下表現出僅約156mV的低過電位，并且由于MoO3上金屬的高氧化態，其在酸性介質中具有出色的耐久性。此外，質子解離途徑通過表面氧作為質子受體。本研究表明，通過創建缺電子表面，這些材料具有高穩定性和高催化性能，并為其他金屬半導體納米催化劑的設計提供了一種通用且獨特的策略。
圖1.石墨碳層封裝金屬-半導體的合成方案。a）靜電紡絲裝置和旋轉收集器中纖維形成的示意圖。b）鉬鹽、各種金屬氧化物、PVP纖維（左）和金屬-金屬氧化物納米復合材料（右）的SEM圖像。
圖2.IMO的形態和結構表征。a）PXRD圖譜。b）TEM圖像。c,d）TEM圖像與不同對比度的EDS線掃描。e）TEM-EDS元素映射圖像。f,g）HRTEM圖像。h）ABF-STEM圖像。
圖3.IMO的電子轉移行為表征。a）Ir4f的HR-XPS。b）Mo3d的HR-XPS。c）IMO的電荷密度差。d）c的放大電荷密度差。黃色和青色區域分別代表電子積累和消耗。紅色、金色和紫色球分別代表O、Ir和Mo原子。等值面值為0.015e/bohr3。
圖4.X射線吸收精細結構（XAFS）表征。a）Ir箔、Ir-MoO3、IrO2-MoO3和IrO2中Ir L3-edge的XANES測量光譜。b）Ir箔、Ir-MoO3、IrO2-MoO3和IrO2的L3-edge XANES光譜導數。c）R空間中的Ir L3-edge X射線吸收傅立葉變換（FT）k3加權EXAFS光譜。d）Ir-MoO3、IrO2-MoO3和MoO3的Mo K-edge XANES光譜。e）Ir-MoO3、IrO2-MoO3和MoO3的L3-edge XANES光譜導數。f）R空間中的Mo K-edge X射線吸收傅立葉變換（FT）k3加權EXAFS光譜。g）Ir-MoO3、IrO2-MoO3、IrO2、MoO3、Ir箔和Mo箔的小波變換（WT-EXAFS）。
圖5.電化學析氧反應（OER）性能。a）所制備樣品的OER極化曲線。b）比較達到10 mA cm-2電流密度所需的過電位，c）比較OER的固有催化活性。d）所制備電極的Tafel圖。e）IrO2-MoO3、Ir-MoO3、RuO2和Ir的計時電位曲線。
圖6.IMO活性位點的DFT計算建模和調查。a）在MoO3和Ir之間的界面位點（A位點）、Ir的邊緣位點（B位點）、Ir的中空位點（C位點）和Ir的頂部位點（D位點）上HO*吸附的最佳位點。b）a中四個位點的相應吸附能。c）相對能量分布，以及箭頭定義的各種反應物質的簡化表面結構。d）松弛后站點B的HOO*配置。e）弛豫后位點A的HOO*結構。f）弛豫后位點C的HOO*結構。顏色代碼：紅色、金色和紫色球分別代表O、Ir和Mo原子。
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