中礦大信控學院荊勝羽副教授在國際頂級期刊Advanced Materials上發表論文
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近日，我校信控學院荊勝羽副教授以第一作者、中國礦業大學為第一單位在國際頂級期刊Advanced Materials上發表了題為《Carbon-encapsulated WOx hybrids as efficient catalysts for hydrogen evolution》（碳包覆氧化鎢高效析氫催化劑）的論文（https://doi.org/10.1002/adma.201705979）。Advanced Materials是材料領域的國際權威性學術刊物，2017-2018年最新影響因子為21.95。
氫燃料具有高能量密度和零排放二氧化碳的優點，是目前能源領域的研究熱點之一。利用可再生能源（如風能和太陽能等）產生的電力進行電解水制氫不僅能夠提供高純度的氫氣，而且整個過程環境友好、可循環再生。然而，電解水制氫的實際電位與理論電位存在較大的差距，需要降低析氫反應(HER)的過電勢來提高電解水制氫的能量轉換效率。大量研究表明，中等強度的Pt-H鍵能可以相對容易地吸附/脫附氫，因而Pt或Pt基催化劑表現出優異的HER性能。但鉑等貴金屬的稀缺性和高成本在一定程度上限制了其實際應用，因而開發具有良好導電性、高催化活性和高穩定性的非貴金屬催化劑對于降低電解水制氫的成本十分重要。
本研究通過吡啶原位聚合和高溫碳化合成了碳包覆氧化鎢(WOx@C/C)復合析氫催化劑，實驗結果表明，900°C下制備的金屬負載量為40%的WOx@C/C-2-900具有優異的催化活性。在0.5 M 硫酸水溶液中，電流密度達到60 mA cm-2時的過電位僅為36 mV，塔菲爾斜率為19.17 mV dec-1，性能與商業Pt/C接近，并且具有優異的電化學穩定性。采用密度泛函理論(DFT)計算了CW、CO、CW-O和CR等活性點氫吸附的吉布斯自由能(ΔGH*)，結果表明碳包覆結構在調控ΔGH*方面起著關鍵作用，碳層和WO3之間的協同效應進一步提升了其催化性能。實驗與理論計算結果表明，該材料具有優異的“類鉑”催化特性，具有良好的應用前景。這種碳包覆金屬氧化物的設計思路為高性能的非貴金屬催化劑的研發提供了一條新的途徑。
