碳化鎢與蒙脫石納米複合材料之電催化性能

碳化鎢(WC)的核外電子排布因與鉑類似而具有類鉑催化性能，可用作電化學領域的催化劑，且由於具有優越的抗H2S和CO中毒能力等特點而成為當今研究的熱點，但是其電催化活性遠不如鉑等貴金屬催化劑。因此，提高活性是 WC替代或部分替代鉑等貴金屬催化劑的關鍵和面臨的技術難題。

人們發現，將碳化鎢與導性性高的載體材料複合，能有效提高 WC 活性。只是材料雖多，但尋找一種完美的載體材料如同大海撈針，許多材料雖然能提高碳化鎢的活性，但是還不能真正達到鉑性能。

有學者選擇蒙脫石(MMT)為碳化鎢的載體，製備碳化鎢與蒙脫石複合催化材料， 並研究其性能， 是因為MMT具有 2:1型層狀結構， 是一種天然的矽酸鹽層狀結構材料， 具有表面電負性強、 比表面積大、吸附性強及陽離子交換性能好等特點，對納米微粒具有很好的分散與穩定作用， 並可保持複合催化劑的穩定性。因此， 將具有類鉑催化活性的碳化鎢負載于MMT納米片層之上必可得到性能良好的催化。

將 WCl₆溶於 50 mL無水乙醇中，再將 E-MMT加入上述溶液中， 超聲分散 10 min， 將體系置於 30 °C的水浴中恒溫攪拌 24 h， 然後靜置、過濾、 洗滌、 乾燥和研磨後獲得WO3/MMT前驅體，將前驅體裝于石英舟內並置於管式電爐中， 通氮氣(N₂) 30 min後， 改通CH4和H2混合氣體(CH4:H2的體積比為 1:4)， 同時將管式爐的溫度升高至400 °C保持 30 min， 再升高至 800 °C保溫一段時間， 然後在 N2保護下冷卻至室溫， 即獲得碳化鎢與蒙脫納米複合材料。

將碳化鎢與蒙脫石納米複合材料用於電催化酸性甲醇溶液，結果可知，碳化鎢與蒙脫石納米複合材料在酸性體系中對甲醇具有良好的電催化活性, 並具有類鉑催化性能, 其電催化活性不僅與複合材料的物相組成有關, 還與複合材料的微結構特徵有關. 當複合材料中碳化鎢的物相由 WC和 W₂C構成, 並以 WC占絕對多數, 且兩者在蒙脫石片層外表面形成均勻的負載層時, 複合材料對甲醇的電催化活性最好, 且類鉑電催化性能最強，這足以說明，蒙脫石片層是碳化鎢良好的載體。

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