鹼性介質中的電催化析氧反應（oxygen evolution reaction）是工業電解水制氫的關鍵步驟。尋求高效、穩定和低成本的析氧電催化劑是電化學領域近年來的研究熱點。在半電池體系下，爲獲得穩定的電催化性能，通常需要加入離子型聚合物，使薄膜催化層能夠粘結在工作電極的基底上，從而有效防止催化劑的流失。其中最廣爲人知的便是Nafion。在微觀層面上，Nafion具有類似聚四氟乙烯的半結晶態的骨架結構，在疏水骨架之外是能夠傳導陽離子的磺酸基。儘管是一種陽離子聚合物，Nafion卻是鹼性析氧電催化中用得最多最廣泛的離聚物。那麼，爲提高析氧效率，有無可能不用Nafion，或者是否有更好的中性或陰離子聚合物取代Nafion呢？

最近美國加州大學默塞德分校（University of California, Merced）的莊博雅（第一通訊作者）的課題組通過引入電極反應界面EDL（Electronic double layer）效應，利用Nafion離聚物構建有效的界面電催化網絡，改進了電催化的反應效率與穩定性。研究表明，Nafion不傳導電子，也會堵塞生成物氧氣的傳輸，卻可以促進有效的界面網絡的形成，調節催化劑的分散與EDL帶電離子的吸脫附（如OH-，K+）。通過優化，在兼顧活性與穩定性的前提下，發現催化層中最佳的Nafion含量爲10~30 wt%。此外，基於對催化劑漿料與催化層形貌的表徵，發現Nafion可有效提高漿料的穩定性與催化劑顆粒的分散。並且，以上這些結果也廣泛適用於不同的催化劑材料與載量。

莊博雅課題組致力於界面上析氧電催化的研究（Sustain Energy Fuels, 2018, 2, 237; Appl. Catal. B Environ., 2018, 239, 425），本工作將“EDL效應”擴展至析氧電催層中Nafion的研究，提出了簡單且有效優化析氧電催化反應的新策略，也從機理上增加了對析氧電催化的理解。這一成果近期發表在ACS Catalysis 上，文章的共同第一作者是加州大學默塞德分校的李光福博士（共同通訊作者）與楊冬蕾博士研究生。該研究得到菲律賓共和國的GREENPower項目CHED-PCARI（Higher Education – Philippine California Advanced Research Institutes）基金的支持。