揭示W5+/W6+比例在亚化学计量比的钨氧化物纳米棒中的关键作用：这些纳米棒在作为氧化还原电容电极以及高效氧气析出反应电催化剂方面的性能表现

《ACS Applied Nano Materials》：Unraveling the Pivotal Role of the W5+/ W6+ Ratio in Substoichiometric Tungsten Oxide Nanorods in Their Performance as a Redox-Capacitive Electrode and as an Efficient Electrocatalyst for the Oxygen Evolution Reaction

通过调控水热反应时间制备的亚稳态WO3–x纳米棒电极，表面氧空位和晶型结构影响其电化学性能。W2样品（11.8纳米棒比表面积）在碱性电解液中表现出310 C/g高比容量和15,000次循环稳定性，氧析出过电位400 mV，同时作为混合对称超级电容器展现出优异伪电容特性。

　　

本文阐明了纳米结构亚化学计量钨氧化物（WO_3–x；0 < x < 1）的表面氧空位、长宽比和结晶水对其性能的影响。这种材料在碱性介质中作为三电极配置中的氧化还原电容电极使用。样品是通过改变水热反应时间合成的，分别为6小时（W1）、12小时（W2）和18小时（W3），反应在还原环境中进行。性能对比显示，W2样品的长宽比为11.8，且W⁵⁺/ W⁶⁺比值较高（W 4f_7/2约为1.96，W 4f_5/2约为1.44），这有助于提高电化学储电性能，并显著影响氧析出反应（OER）的动力学。这种效应是由于电极-电解质界面处电化学活性位点的增加所导致的。使用W⁵⁺富集的钨氧化物（W2）涂层的镍泡沫作为KOH电解质中的正极，三电极电池在1 A/g的电流密度下可达到310 C/g的容量，并且循环稳定性超过15,000次。在混合不对称超级电容器（ASC）配置中，该器件表现出伪电容行为。由于具有较高的电化学活性表面积（ECSA），W2样品还表现出更好的电催化性能，Tafel斜率为58 mV/dec，过电位为400 mV（相对于RHE），能够在100 mA/cm²的电流密度下稳定运行长达50小时。经过长时间的OER测试后，W2电极的纳米棒形态和晶体结构仍然基本保持完整。