微乳液法製備碳化鎢-炭複合材料

碳化鎢具有類似鉑的催化活性,物理和化學性能穩定, 且價格低廉。隨著人們對清潔能源的重視,碳化鎢在催化領域,例如直接甲醇燃料電池、催化析氫、超大電容器以及催化脫硫等方面的應用引起了科學家的廣泛關注。

碳化鎢傳統的製備方法為“固相反應法”,它通過鎢粉和炭粉在1600℃高溫反應而得。用這種方法制得的碳化鎢顆粒易團聚、比表面積小,只能滿足冶金工業需要,不能有效的發揮其催化作用。而在電化學應用中,多孔炭載體對提高碳化鎢的催化活性和穩定性起著重要的作用。主要由於炭載體具備良好的導電性能;炭載體的高比表面積,有利於碳化鎢的高度分散;炭載體開放的孔道結構有助於催化反應的“傳質”過程;炭載體的化學、物理穩定性好,適用于各種應用環境。因此,有研究人員採用採用微乳液法製備碳化鎢-炭複合材料的製備以提升碳化鎢材料的催化活性,其包括如下步驟:

微乳液法製備碳化鎢-炭複合材料圖片

(1)將表面活性劑溶于乙醇和水的混合溶液中,然後依次加入碳源和鎢源,劇烈攪拌15~60分鐘,形成“油包水”微乳液;

(2)將步驟(1)所得微乳液置於敞口器皿中,在30~60℃下蒸發除去混合溶劑,然後在100~150℃下固化6~48小時得到固態產物;

(3)在還原氣氛下,將步驟(2)所得固態產物在700~1600℃下煆燒1~7小時,然後冷卻、研磨得到蠕蟲狀介孔碳化鎢/炭複合材料。

之所以採用微乳液法,其優勢在於“油包水”微乳液的形成,有利於碳化鎢顆粒在炭載體中的均勻分佈,又不影響誘導揮發自組裝過程,可生成蠕蟲狀介觀結構;同時“原位”生成碳化鎢粒子,不易堵塞炭材料的孔道;其次,碳源和鎢源不需要從溶液中分相沉澱出來,便於調節碳源和鎢源的理論摩爾比,從而得到物相單一的碳化鎢/炭複合材料。所得碳化鎢顆粒分佈均勻、物相單一等特點,可以廣泛應用於各種電化學催化、敏感器和有機合成等,尤其是可作為直接甲醇燃料電池的催化劑或載體,以達到節約鉑催化劑的目標。

 

 

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