催化剂活性与微孔径的关系（AM:高效ORROER和HER的三功能电催化剂）

金属-空气电池和电化学水分解是绿色和可再生能源的转换和存储的关键。然而，电化学析氢反应（HER），氧还原反应和析氧反应（ORR和OER）的高能垒和缓慢的动力学导致能量利用率低和输出功率低。尽管贵金属基电催化剂对HER（Pt），ORR（Pt）或OER（Ir/RuO_x）具有很高的活性，但其耐用性差且成本高，阻碍了在工业上的实际应用。因此，对于未来的大规模生产，必须开发出地球富含的非贵金属基的低成本，高效且耐用的电催化剂。

近日，西北大学Xiaohui Guo，中科大Yunteng Qu等多团队合作，开发了一种简便的固态合成策略合成了一种W₂N/WC异质结构催化剂，该催化剂具有丰富的界面。

本文要点

要点1. 在高温（800°C）下，双氰胺分解生成的挥发性CN_x物种被WO₃纳米棒捕获，然后同时被氮化和碳化，形成了W₂N/WC异质结构催化剂。

要点2. 所得的W₂N/WC异质结构催化剂对ORR，OER和HER均表现出高效且稳定的电催化性能，包括0.81 V（ORR）的半波电势和达到10 mA cm^-2电流密度的低过电势（320 mV，OER；HER148.5 mV）。同时，基于W₂N/WC的Zn-空气电池具有出色的高功率密度（172 mW cm^-2）。

要点3. DFT计算和X射线吸收精细结构分析研究表明，W₂N/WC界面协同效应促进了电荷的传输和分离，从而加速了电化学ORR，OER和HER。

Jinxiang Diao, et al. Interfacial Engineering of W₂N/WC Heterostructures Derived from Solid‐State Synthesis: A Highly Efficient Trifunctional Electrocatalyst for ORR, OER, and HER. Adv. Mater.2019,

DOI: 10.1002/adma.201905679

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905679

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