目前，鉑(Pt)基催化劑被認為是在酸性條件下最有效的電解水產氫催化劑。但是，這些貴金屬稀缺且穩(wěn)定性差，因此需要開發(fā)能夠在不犧牲電催化性能的情況下顯著降低Pt含量的策略。一些基于電子金屬-支持相互作用(EMSI)的催化劑引起了人們的關注，如Pt-ACs/CoNCs、Pt/RuCeOx-PA和Pt/CoP等。其中，氧化鎢(WO₃)由于在酸性和中性條件下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，以及可逆和快速的氫插入，被認為是一種優(yōu)良的載體。

同時，人們已經確定，依靠WO₃的可逆和快速質子插入/提取來實現(xiàn)快速氫溢出以及調節(jié)局部類酸微環(huán)境有效地提高了催化劑在中性電解質中的性能。盡管WO₃被認為是EMSI的有希望的載體，但是其在酸性條件和高電流密度下的應用卻很少被研究。

近日，內蒙古大學王蕾、武利民和高瑞廷等利用Pt-N/O-W相互作用，在氨水存在的條件下構建了負載Pt納米顆粒的Co摻雜WO₃(Pt/N-CoWO₃)，該催化劑在工業(yè)電流密度下表現(xiàn)出優(yōu)異的酸性產氫活性和穩(wěn)定性。實驗結果顯示，在酸性條件下，Pt/N-CoWO₃催化劑僅需要94和108 mV的過電位就能分別達到1和2 A cm^?2的高電流密度；更重要的是，該催化劑能夠在1 A cm^?2電流密度下連續(xù)穩(wěn)定運行超2000小時，且反應后材料的形貌和結構幾乎未發(fā)生變化，表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。

原位光譜表征和理論計算表明，N的引入對穩(wěn)定Pt更有效，而Co的引入對穩(wěn)定W更有效。同時，電子局域化(ELF)證實Pt/N-CoWO₃和Pt/N-CoWO₃中Pt與載體的相互作用強于Pt/CoWO₃，表明Pt-N/O鍵的形成是Pt在載體上穩(wěn)定化的主要原因。此外，Co摻雜導致CoO位點對H的吸收減弱，促進了在WO₃相中的氫溢出；對于N，其主要促進了H在界面上的遷移。綜上，Co和N的協(xié)同作用提高了HER的活性和穩(wěn)定性，這為開發(fā)在酸性條件下長期運行且具有多官能團協(xié)同作用的高性能HER催化劑提供了指導。

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