氮化钨赋能：解锁Pt催化剂HOR活性与抗CO毒化新境界

近期，来自黑龙江大学、南洋理工大学及厦门大学的科研团队通力合作，成功研发出一种创新的催化剂——低含量铂（Pt）负载于小尺寸氮化钨（WN）与还原氧化石墨烯（rGO）复合材料上（Pt@WN/rGO）。这一突破性成果为质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术的未来发展开辟了新路径。

质子交换膜燃料电池作为一种直接将高能量密度的氢燃料高效转化为电能的技术，其应用前景广阔。然而，传统高负载Pt基电催化剂不仅生产成本高昂，而且易受一氧化碳（CO）毒化影响，这极大地限制了其在商业领域的广泛应用。因此，科研界急需探索出既具备高氢氧化反应（HOR）活性，又能有效抵抗CO毒化的低Pt含量电催化剂。

针对这一挑战，研究者巧妙地利用氮化钨的电子调节作用，显著提升了Pt催化剂的HOR活性及抗CO毒化能力，从而成功制备出Pt@WN/rGO催化剂。实验结果显示，在酸性电解液环境中，该催化剂的HOR质量活性高达3060A gPt−1，且在连续20小时的测试中，其催化活性仍能维持在98.1%的高水平。值得一提的是，即便在高达1000ppm的高浓度CO存在条件下，该催化剂的HOR活性依然能保持98.2%以上，展现出卓越的抗毒化性能。

与未引入氮化钨的Pt/rGO催化剂相比，Pt@WN/rGO的CO溶出峰电位显著降低，这充分说明氮化钨的加入有效减少了CO在催化剂表面的竞争吸附，进而增强了Pt上氢吸附位点的可利用性。这种独特的协同作用不仅大幅提升了催化剂的抗CO毒化能力，还显著增强了其HOR活性。

当将该催化剂作为阳极组件应用于质子交换膜燃料电池时，其在纯氢气条件下展现出了较高的功率密度和出色的耐受性。这一研究成果不仅为PEMFC技术的商业化应用提供了有力支持，也为未来清洁能源技术的发展注入了新的活力。

该研究成果已以“Unlocking Superior Hydrogen Oxidation and CO Poisoning Resistance on Pt Enabled by Tungsten Nitride-Mediated Electronic Modulation”为题发表在Journal of the American Chemical Society期刊上。

来源：Journal of the American Chemical Society

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