西班牙生物化学与分子材料研究中心的一个研究团队成功开发出一种新型催化剂，该催化剂能够通过调控分子组装方式，在促进水电解制氢与制氧两种功能之间切换。这项发表在《先进材料》上的工作，为使用地球储量丰富的材料替代贵金属催化剂提供了新思路。

这种分子开关催化剂的核心是一种由钒簇与有机阳离子组成的混合材料。研究负责人María Giménez-López解释道：“关键不在于金属簇本身，而在于其周围有机阳离子的排列方式。”当该材料与碳纳米管物理混合时，阳离子被锁定在结构内部，材料倾向于催化生成氧气。而当它以特定方式组装时，阳离子被释放到表面，起到捕获质子的作用，从而使同一材料变为高效的制氢催化剂。

这种功能的转换源于对分子组装体超分子结构的调控，而非改变其化学组成。电化学测试数据显示，该材料在产氧构型下的性能与商用铱催化剂相当，在产氢构型下的效率则接近铂催化剂的标准。

这项研究证实，通过控制分子催化剂的组装方式来编程其反应活性是一条可行的途径。Giménez-López总结道：“这项工作证实，催化开关是拓扑和微环境的，而不是成分的。”该分子开关催化剂的发现不仅提供了一种有潜力的可持续电解槽材料，也为设计基于非贵金属的多功能催化材料开辟了新范式。

更多信息： 作者：Eugenia P. Quirós‐Díez 等人，标题：《POM 基水分解催化剂在酸性条件下由其在碳纳米管上的组装驱动》，发表于：《先进材料》 (2025)。期刊信息： 先进材料