近日，电子科技大学岳秦、熊磊团队在电催化领域取得重要研究进展，相关成果于 2026 年 4 月 20 日发表于国际顶级期刊《Nature Communications》，论文题为《Elucidating the Facet-Dependent Oxygen Reduction Reaction Performance of Cu Nanosheet over N-O co-Doped Graphene》。团队成员鲁少杰为该论文第一作者，岳秦、熊磊教授为共同通讯作者。论文DOI：10.1038/s41467-026-70854-w。
针对传统铜基氧还原催化剂晶面调控大多依赖 “后修饰” 工艺、难以实现原位精准调控的局限，该团队提出了一种全新的基底诱导生长策略，成功打破了这一技术瓶颈。
研究初期，团队首先完成了 N/O 共掺杂石墨烯基底的制备，为了确认杂原子的掺杂效果，研究人员利用X 射线光电子能谱（XPS）对基底的元素组成与界面成键状态进行了精准表征，验证了 N、O 杂原子的成功引入，这为后续的界面调控提供了关键的结构基础。
催化剂表征|来源：论文配图
在此基础上，团队借助化学气相沉积（CVD）系统开展铜纳米片的生长实验，通过精准调控铜源的蒸发温度与气氛条件，实现了 Cu 蒸气浓度的可控调节：
• 当控制 Cu 蒸气处于低通量状态时，成功诱导生长出暴露高活性 Cu (200) 晶面的铜纳米片；
• 而在高通量 Cu 蒸气条件下，产物则为稳定性较好但催化活性偏低的 Cu (111) 晶面铜纳米片。
为了精准确认不同生长条件下产物的晶面结构，研究人员借助高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对纳米片的微观晶格条纹进行了原子级观测，同时结合X 射线衍射（XRD）技术对晶体的物相与取向进行了定量分析，清晰验证了生长条件与晶面暴露的对应关系，证实了晶面调控的成功实现。
在性能验证阶段，团队利用旋转环盘电极（RRDE）搭配电化学工作站，系统开展了氧还原反应（ORR）的电化学测试，通过线性扫描伏安法、循环伏安法等多种测试手段，全面评估了两种晶面催化剂的催化性能。测试结果证实，Cu (200) 晶面的催化剂展现出了远优于 Cu (111) 晶面的催化活性与反应动力学，完美验证了晶面调控对催化剂性能的提升效果。
电化学ORR测量|来源：论文配图
进一步的机制研究揭示了这一调控的核心原理：基底中的氧掺杂能够显著增强 Cu–O 界面相互作用，将 Cu (200) 晶面的界面结合能提升至 -2.51 eV。这一更强的界面作用使得 Cu 原子在生长过程中更倾向于沿着 (200) 取向优先生长，最终实现了载体对晶面的原位调控，彻底摆脱了传统 “后修饰” 策略的局限，为铜基催化剂的性能优化提供了全新的思路。
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