​内大AEM: Co掺杂WO3调制Pt-N/O键，实现高效稳定电催化酸性HER

目前，铂(Pt)基催化剂被认为是在酸性条件下最有效的电解水产氢催化剂。但是，这些贵金属稀缺且稳定性差，因此需要开发能够在不牺牲电催化性能的情况下显著降低Pt含量的策略。一些基于电子金属-支持相互作用(EMSI)的催化剂引起了人们的关注，如Pt-ACs/CoNCs、Pt/RuCeOx-PA和Pt/CoP等。其中，氧化钨(WO₃)由于在酸性和中性条件下具有优异的稳定性，以及可逆和快速的氢插入，被认为是一种优良的载体。

同时，人们已经确定，依靠WO₃的可逆和快速质子插入/提取来实现快速氢溢出以及调节局部类酸微环境有效地提高了催化剂在中性电解质中的性能。尽管WO₃被认为是EMSI的有希望的载体，但是其在酸性条件和高电流密度下的应用却很少被研究。

近日，内蒙古大学王蕾、武利民和高瑞廷等利用Pt-N/O-W相互作用，在氨水存在的条件下构建了负载Pt纳米颗粒的Co掺杂WO₃(Pt/N-CoWO₃)，该催化剂在工业电流密度下表现出优异的酸性产氢活性和稳定性。实验结果显示，在酸性条件下，Pt/N-CoWO₃催化剂仅需要94和108 mV的过电位就能分别达到1和2 A cm⁻²的高电流密度；更重要的是，该催化剂能够在1 A cm⁻²电流密度下连续稳定运行超2000小时，且反应后材料的形貌和结构几乎未发生变化，表现出优异的稳定性。

原位光谱表征和理论计算表明，N的引入对稳定Pt更有效，而Co的引入对稳定W更有效。同时，电子局域化(ELF)证实Pt/N-CoWO₃和Pt/N-CoWO₃中Pt与载体的相互作用强于Pt/CoWO₃，表明Pt-N/O键的形成是Pt在载体上稳定化的主要原因。此外，Co掺杂导致CoO位点对H的吸收减弱，促进了在WO₃相中的氢溢出；对于N，其主要促进了H在界面上的迁移。综上，Co和N的协同作用提高了HER的活性和稳定性，这为开发在酸性条件下长期运行且具有多官能团协同作用的高性能HER催化剂提供了指导。

Modulating Pt-N/O bonds on Co-doped WO₃ for acid electrocatalytic hydrogen evolution with over 2000 h operation. Advanced Energy Materials, 2024. DOI: 10.1002/aenm.202303635