碳化钨具有类铂电子结构，在析氢反应（HER）中一直被认为是基准铂族催化剂的潜在替代催化剂。然而，碳化钨催化剂通常表现出较差的碱性能，这是由于缓慢的析氢动力学以及产生的羟基中间体可能对W原子造成腐蚀的缘故。

近日，中科院苏州纳米所Yi Cui，Zhigang Zhao以W单原子为母体材料，通过热迁移策略合成了一种固定在掺P碳材料上的W原子团簇，通过原位变温近常压X射线光电子能谱(NAP-XPS)测量，证实了该原子团簇具有最有利的类Pt电子结构。

文章要点

1）合成的W-AC表现出明显提高的碱性HER性能，在电流密度为10 mA cm^-2时的过电位低至53 mV，具有较小的塔菲尔斜率（38 mV dec^-1），以及在50 mV过电位下0.12H₂ s⁻¹的高周转频率（TOF）。相反，在对照样品(W-SAs和WC NPs)中观察到弱碱性HER活性。

2）随后的准原位HER观察和密度泛函理论(DFT)计算表明，W-ACs的W-W双原子是吸附生成的H*和OH*中间体的活性中心，其H*吸附能负值比W-SAs小得多，OH*更容易脱附。

这些发现为合理设计具有高析氢活性的原子簇催化剂提供了一条可行的途径。

参考文献

Chen, Z., Xu, Y., Ding, D. et al. Thermal migration towards constructing W-W dual-sites for boosted alkaline hydrogen evolution reaction. Nat Commun 13, 763 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-28413-6

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28413-6