親民版類鉑金屬催化劑—納米碳化鎢

鉑族元素在自然界中，與金、銀一起通稱為貴金屬元素，鉑金屬家族有鉑、銥、銠、鈀。，鉑金最重要價值不在於其作為白金首飾，而是在於鉑金是重要的工業催化劑，航太燃料，新能源燃料電池都需要用到鉑金。

鉑金雖然好用，但其具有稀缺性。據瞭解，全世界70%的鉑金出產於南非，價格昂貴，因此常常限制了高新工業領域的發展和進步。因此，尋找一種可以取代鉑金催化劑的元素也就尤為重要。

碳化鎢基硬質合金具有特殊的耐腐蝕性、高硬度、優良的斷裂韌性和抗壓強度，是現代的工業牙齒。納米複合技術和材料的發展給它注入了新的活力，其應用領域已從普通刀具、模具、耐磨件、耐磨塗層擴展到直徑與人的頭髮相當的大規模集成印刷電路板、微型鑽頭、可承受億次打擊的點陣印表機列印針頭、精密工模具、難加工材料刀具、高強硬耐磨零部件、地質鑽頭和軍工武器等，但是鮮為人知的是，納米碳化鎢也具有類似於鉑的催化性能。

納米碳化鎢具有鉑族金屬的催化性能可從原子的外層價電子結構進行簡單分析。在還原氣氛或特定氣氛下。鎢金屬表面碳化學鍵能高，能很強地吸附和啟動氣氛中的分子，與碳形成合金—金屬碳化物，能降低金屬表面能，並保持適度表面能允許催化迴圈。另外，形成碳化物後，碳原子將貢獻出外層的四個電子到鎢元素的d電子，與其元素週期表中的右移四列位置元素鉑相同，最終的效果是碳化合後，鎢的電子特性更接近於鉑族金屬，導致碳化鎢的催化性能與鉑族金屬相似。

大量的研究結果表明，納米碳化鎢的表面成份對其在烴氫解反應中的催化性能，以及其在反應過程中對氫的吸附作用有很大的影響。碳化鎢對烴的氫解反應的催化作用是基於碳化鎢表面存在的一種雙重功能結構，即由於碳化鎢表面氧的存在而形成的酸性中心，以及碳化鎢所形成的金屬點，催化烴的反應的過程中，金屬點可以強烈吸附反應物中的氫和烴的分子使之在碳化鎢的表面形成各自的活性基團，酸性WO_X的則可以促進碳鏈結構的改變，生成異構化產物，同時阻止碳化鎢活性中心使異構化產物的進一步的氫解。

由此可同，納米碳化鎢以其特殊的類鉑特性而有望替代鉑成為新生代的航太航空燃料、新能源電池催化劑，通過不斷完善碳化鎢粉末的製備方法和複合方法研究，未來的高端能源材料將越來越平民化，並走進千家萬戶取代石化材料。目前，關於納米碳化鎢催化性能的研究也正越來越多，以碳化鎢為主要催化劑性能也越來越接近於鉑，例如碳化鎢+石墨烯，碳化鎢+鉑+石墨烯，都是具有前景的研究成果。

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