近来，我国科学技术大学高敏锐教授课题组报导在碱性氢气氧化反响中，镍-钨合金中的钨的份额能够精密调控镍的未配对电子，然后调理合金的零电荷电势和羟基吸附才能，打破电解液中钾离子溶剂鞘，开释自在水，提高氢键网络的连通性，然后带来催化功能的增益。相关效果以“Unraveling Stoichiometry Effect in Nickel-Tungsten Alloys for Efficient Hydrogen Oxidation Catalysis in Alkaline Electrolytes”为题宣布在世界闻名学术期刊《德国使用化学》上。

  氢-氧燃料电池以其能量转化效率高、加氢速度快、续航路程长、零碳排放等长处，成为极具吸引力的轿车动力源。与依靠铂催化剂的质子交流膜燃料电池比较，阴离子交流膜燃料电池容许运用非铂金属催化剂。但是，在碱性电解质中，阳极氢气氧化反响（HOR）动力学比在酸性介质中下降约100倍。现在，镍基HOR催化剂在碱性中表现出极具潜力的HOR功能。但是，要到达商业使用要求，其活性和安稳才能仍需进一步提高。

  研讨人员经过微波热战略制备了镍-钨氢氧化物前驱体，再经过退火即可制备镍-钨合金。不同化学计量比的镍-钨合金的HOR活性依次为Ni19W＜Ni9W＜Ni3W＜Ni4W＜Ni17W3，其间Ni17W3的功能最佳，优于商业铂碳催化剂。

  经过原位拉曼光谱对界面水结构的探求发现，与其他镍-钨合金比较，Ni17W3的“gap-H2O”分子份额最高，标明其氢键网络的连通性最好。此外，系列电化学表征标明，Ni17W3具有最强的羟基结合能和最小的外表功函数与零电荷电势（PZC）。较小的PZC有利于界面水结构的重组，而吸附的羟基则易于溶剂中钾离子配位，打破其溶剂鞘，开释自在水，有利于构建更联通的氢键网络结构。

  为了进一步验证镍-钨比在电子结构调制方面的效果，研讨人员经过电子顺磁共振、温度相关磁化率丈量，确认Ni17W3的未配对Ni 3d电子均匀数量为3.7，大于其他镍-钨合金。未配对电子添加改变了镍三维轨道电子构型，不光减小了外表功函、带来PZC的减小，而且导致d带中心的上移、提高了OH的吸附能。

  因而，经过将镍与电负性小的钨合金化，微调镍的未配对电子，完成有利于羟基吸附的PZC和外表电子态。吸附的羟基能够与电解液中的钾离子配位，打破钾阳离子的溶剂鞘，添加自在水分子，构建连通性更好的氢键网络，然后有利于H+/OH-中间体经过Grotthuss机制传输，添加了催化功能。该作业提醒的新机制关于打破当时非贵金属碱性HOR催化剂的功能极限和创制新一代非铂催化剂具有极端严重的学习含义。

  论文的通讯作者是合肥微标准物质科学国家研讨中心高敏锐教授，一起榜首作者为我国科大博士研讨生王业华、博士研讨生杨宇、博士后高腾跃。相关研讨遭到国家自然科学基金委杰出青年科学基金、国家严重科学研讨方案、安徽省要点研讨与开发方案等项目的赞助。