山西大学&清华大学，发表Nano Lett.！

在各种单原子催化剂(SAC)载体中，WC_x由于其d带电子态与Pt基材料相似而在HER领域得到了广泛的研究。然而，这些催化剂的制备通常涉及长时间的热解，单个金属原子容易聚集成簇或纳米颗粒，因此阻碍了基于WC_x的SAC的大规模生产和应用。

另一方面，以往的研究表明，暴露的WC_x纳米晶体是不稳定的，往往与水反应形成W的氧化物。在水介质中连续操作时，这将导致制备的SAC的结构和活性降解。因此，设计和构造高度活跃和健壮的基于WC_x的SAC具有重要意义，但这仍然是一个严峻的挑战。

近日，清华大学邓兵和山西大学朱胜等通过限制闪光焦耳热(CFJH)技术在多壁碳纳米管(MWCNTs)内超快限制合成Pt₁/WC_x纳米结构，成功制备出Pt₁/WC_x@CNT链式催化剂。WC_x载体是由纳米管内的多金属氧酸盐(POM)团簇在不到1秒的时间内通过瞬间碳热还原反应转化而成，并伴随着碳化物骨架中孤立的Pt原子的掺入。

系统的表征和理论计算表明，Pt₁/WC_x@CNT中原子Pt中心和WC_x载体之间存在强烈的金属-载体相互作用。在WC_x中引入单原子Pt不仅可以优化Pt-W界面的电荷分布，而且还可以改善H的吸附/解吸行为，从而协同促进HER的热力学和动力学，使其具有高的整体性能。

性能测试结果显示，在酸性条件下，Pt₁/WC_x@CNT催化剂在10 mA cm^-2电流密度处的过电位低至45.2 mV，在150 mV电位下的质量活性和TOF值分别为9.01 A mg_Pt^-1和9.17 s^-1。

此外，碳纳米管的包裹为Pt₁/WC_x在催化反应过程中提供了一种潜在的装甲。在10 mA cm^-2电流密度下连续电解500小时后，Pt₁/WC_x@CNT的活性仍保留初始值的95.2%，稳定性测试后材料的形貌和结构未发生明显变化。总的来说，这项工作不仅实现了高效能和耐久性的快速链甲催化剂制备，并且突出了CFJH技术在超快和结构可控合成领域的广泛适用性。

Confined flash Pt₁/WC_x inside carbon nanotubes for efficient and durable electrocatalysis. Nano Letters, 2025. DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c05097

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