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康振輝/高廣剛Chem. Eng. J.：界面效應(yīng)促進(jìn)鉑催化劑堿性水分解

電化學(xué)分解水包括分解水反應(yīng)的兩個(gè)半反應(yīng)，即析氫反應(yīng)(HER)和析氧反應(yīng)(OER)，是最有前景的制氫方法，但高效的催化劑界面是啟動(dòng)活性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。

基于此，蘇州大學(xué)康振輝和濟(jì)南大學(xué)高廣剛等使用聚氧鎢酸鹽(POT)作為前驅(qū)體，制備了Pt基雙功能催化劑。

該催化劑由Pt、WO_x和石墨烯(Pt-WO_3-x@rGO)組成。Pt-WO_3-x@rGO催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，即析氫反應(yīng)(HER)的過(guò)電位為37 mV，析氧反應(yīng)(OER)的過(guò)電位為174 mV，對(duì)于整體水分解，Pt-WO_3-x@rGO在1.55 V的工作電壓下實(shí)現(xiàn)了10 mA cm^-2的電流密度。

通過(guò)執(zhí)行計(jì)時(shí)電流響應(yīng)以評(píng)估Pt-WO_3-x@rGO在1.55 V恒定電位下的耐久性。經(jīng)測(cè)量，即使在14小時(shí)后仍保持初始電位的93.3%。該結(jié)果表明Pt⁰納米顆粒和WO_3-x基質(zhì)之間的相互作用顯著增強(qiáng)了穩(wěn)定性。

電化學(xué)分析和DFT計(jì)算表明WO_x介導(dǎo)的界面(Pt⁰O-W)在增強(qiáng)電子轉(zhuǎn)移和降低HER和OER的活化能方面起著關(guān)鍵作用。此外，這種Pt⁰O-W界面顯著增強(qiáng)了Pt基催化劑在堿性介質(zhì)中的穩(wěn)定性。

該工作不僅揭示了Pt基催化劑的界面效應(yīng)，而且為設(shè)計(jì)用于堿性水分解的高效電催化劑提供了見(jiàn)解。

A WO_x Mediated Interface Boosts the Activity and Stability of Pt-Catalyst for Alkaline Water Splitting. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.133287

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