核殼結構碳化鎢之電催化性能再強化

碳化鎢因具有類鉑催化性能，可用作化學催化和電催化領域的催化劑，且在催化反應過程中不會引起 CO、 H₂S等氣體污染反應而受到了廣泛關注。但現有研究表明， 碳化鎢的催化活性仍不及鉑等貴金屬，因此提高碳化鎢催化活性是碳化鎢基催化材料研究的熱點和走向工業應用的核心問題之一。

金屬化的表面結構是碳化鎢具有類鉑催化性能的原因所在，若能夠調控碳化鎢的表面電子結構， 必可調控碳化鎢的催化活性，基於這樣的認識，國內外專家學者開展了不少有針對性的研究工作。

有學者陳輝在研究中發現，利用碳納米管優越的電子性能、 管狀結構和比表面積大等特點， 將偏鎢酸銨負載於硝化後的碳納米管上，經還原碳化後獲得了碳化鎢與碳納米管複合材料；其次，以具有三維聯通孔道結構的天然沸石為載體製備了碳化鎢與天然沸石納米複合材料； 再次，利用Ti⁴⁺的空d軌道的獨特性質，以金紅石型納米二氧化鈦為載體製備了碳化鎢與金紅石納米複合材料；最後，以鐵黃為載體，偏鎢酸銨為鎢源，將表面包覆法與原位還原碳化技術相結合，製備出了具有核殼結構的碳化鎢與碳化二鎢納米複合材料。以甲醇燃料電池為例，上述複合材料均在一定程度上提高了碳化鎢的電催化活性，但也面臨一些問題. 碳納米管雖具有優越的電子性能和管狀結構， 但在電化學環境下不穩定會被氧化，從而導致複合材料的結構與性能發生變化。

為了改善上述問題，學者採用包覆技術將偏鎢酸銨均勻地吸附於其外表面，並利用鐵黃中的鐵元素在還原碳化過程中能夠摻入碳化鎢內形成Fe₃W₃C， 以增強複合材料導電性的特點，將表面包覆和原位還原碳化技術相結合，製備出具有核殼結構的Fe₃W₃C與WC複合材料，這種新型的核殼結構複合材料表現出了更好的催化性能。這是因為 Fe₃W₃C和 WC本身均具有較好的電催化活性。並且Fe₃W₃C 還具有良好的導電性; 更為重要的是核殼結構複合材料可利用核和殼層的特點對材料的性能進行調控，可明顯提升複合材料的催化性能。

因此，利用鐵黃比表面積大和吸附性能優越等特點，採用包覆技術將偏鎢酸銨均勻地吸附於其外表面，並利用鐵黃中的鐵元素在還原碳化過程中能夠摻入碳化鎢內形成Fe3W3C，以增強複合材料導電性的特點，這種表面包覆和原位還原碳化技術相結合所製備出來的具有核殼結構的Fe3W3C/WC複合材料是提高碳化鎢電催化活性的升級解決方案。

• < 前一頁
• 下一個 >