金屬-空氣電池和電化學水分解是綠色和可再生能源的轉換和存儲的關鍵。然而，電化學析氫反應（HER），氧還原反應和析氧反應（ORR和OER）的高能壘和緩慢的動力學導致能量利用率低和輸出功率低。儘管貴金屬基電催化劑對HER（Pt），ORR（Pt）或OER（Ir/RuOx）具有很高的活性，但其耐用性差且成本高，阻礙了在工業上的實際應用。因此，對於未來的大規模生產，必須開發出地球富含的非貴金屬基的低成本，高效且耐用的電催化劑。
近日，西北大學Xiaohui Guo，中科大Yunteng Qu等多團隊合作，開發了一種簡便的固態合成策略合成了一種W2N/WC異質結構催化劑，該催化劑具有豐富的界面。
本文要點
要點1. 在高溫（800°C）下，雙氰胺分解生成的揮發性CNx物種被WO3納米棒捕獲，然後同時被氮化和碳化，形成了W2N/WC異質結構催化劑。
要點2. 所得的W2N/WC異質結構催化劑對ORR，OER和HER均表現出高效且穩定的電催化性能，包括0.81 V（ORR）的半波電勢和達到10 mA cm-2電流密度的低過電勢（320 mV，OER；HER148.5 mV）。同時，基於W2N/WC的Zn-空氣電池具有出色的高功率密度（172 mW cm-2）。
要點3. DFT計算和X射線吸收精細結構分析研究表明，W2N/WC界面協同效應促進了電荷的傳輸和分離，從而加速了電化學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
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