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華科王帥/肖軍武Chem. Eng. J.：硫化鐵/氮化鎢異質結構的界面工程用于提高ORR活性

鉑族金屬(PGM)是低溫聚合物電解質膜燃料電池和可充電金屬空氣電池的基準催化劑，特別是在陰極的氧還原反應(ORR)，但它們在運行過程中成本高，并存在嚴重的聚集/分離問題。

而第一排過渡金屬硫化物(TMS)是PGM的主要替代品，由于其能促進穩定氧分子的活化/裂解，并具有與最先進的PGM催化劑相似的機理，因此引起了廣泛關注。

基于此，華中科技大學王帥和肖軍武等報道了一種離子遷移方法，用于構建支撐在碳納米盒上的硫化鐵/氮化鎢異質結構，作為一種有效且穩健的氧還原反應電催化劑。

在硫化鐵上裝飾的氮化鎢誘導鐵位點的電子離域，從而降低從催化劑表面向吸附的氧分子提供電子的能量勢壘，以促進電子/質子轉移到吸附的氧分子中，從而提高催化活性，這通常被認為是硫化物上的限速步驟。

該催化劑還極大地促進了可逆的Fe²⁺/³⁺催化過程中的氧化還原轉變的耐久性能。因此，硫化鐵/氮化鎢異質結構催化劑表現出比原始硫化鐵優越得多的活性和長期穩定性。

由所得異質結構空氣陰極驅動的可充電鋅空氣電池可以穩定運行140小時，充放電電位間隙窄，伏打效率高。這項工作為設計過渡金屬氮化物/硫化物異質結構提供了一種新的合成策略，并通過界面工程提供了對優化電子配置的洞察。

Interface Engineering of Iron Sulfide/tungsten Nitride Heterostructure Catalyst for Boosting Oxygen Reduction Activity. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI:10.1016/j.cej.2021.133274

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