水相体系中金属表面异相催化应用广泛，但其反应过程常受限于界面水层中的扩散，导致反应速率缓慢。金属界面水层中强氢键网络的存在，阻碍了反应物分子向金属表面活性位点的迁移，成为制约催化效率的关键因素，这也可能是催化剂水中毒失活的原因之一。为了解决这一问题，研究者们提出了多种调控界面水结构的策略，包括界面工程、溶剂调整和光控等。然而，这些方法在实际应用中存在稳定性差、选择性低以及操作复杂等问题。因此，如何高效地调控界面水层，降低其对反应分子传输的阻碍，以提升表面催化性能，已成为本领域的研究热点。

  近日，上海大学理学院王春雷联合安徽工程大学、华东师范大学、上海理工大学、上海健康医学院和中国科学院上海高等研究院上海光源中心等多家单位，结合分子动力学、机器学习与电化学实验等多种手段，围绕氧气在水环境中Pt(100)的界面吸附过程展开研究。研究发现，适当频率(频率约为1000 cm^-1)的中红外刺激(MIRS)可以诱导界面水分子共振耦合，水分子在共振过程中吸收足够的能量，挣脱氢键的束缚，从而破坏界面水的氢键网络，降低氧分子到达金属表面的能垒。理论和实验结果一致表明，在MIRS作用下，氧分子能大量、快速吸附于金属表面。根据阿伦尼乌斯公式估算，界面氧还原反应的活性增幅最高可达惊人的50倍左右！

  值得一提的是，上述理论预测在实验中得到了有效证实。为了验证MIRS对锌空气电池空气电极上氧还原反应（ORR）性能的提升，作者通过精巧的实验设计，利用量子级联激光器（QCL）产生频率可调的MIRS，对Pt/C电极进行照射，实现了频率精准调控共振激发。实验结果表明，在环境溶解氧条件下，1000 cm^-1频率MIRS照射下放电电压显著提升，远超过1100-1150 cm^-1频率下的电压增幅。上述实验在上海光源BL06B光束线站完成。原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(24)00192-9