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。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。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）。此外，基于W₂N/WC的Zn-空气电池具有出色的高功率密度（172 mW cm^-2）。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。该工作为构建用于电化学能源设备的高效且低成本的电催化剂开辟了一条新途径。

Jinxiang Diao, Yunteng Qu,* Xiaohui Guo,* 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