氮磷共摻雜碳負載碳化鎢催化劑

氫資源豐富、來源廣泛，是自然界存在最普遍的元素。氫的燃燒熱值高，燃燒性能好，導熱性好，燃燒後不會產生任何污染，還具有可儲、可運性等優點使其成為了傳統化石能源的最佳替代品。

電解水制氫是清潔和可再生能源開發領域中最具潛力的技術之一，電解水制氫技術的核心問題是高效、高穩定性和廉價的制氫電催化劑的開發。近年來，科研工作者們報導了大量的非貴金屬以及非金屬析氫電催化劑，並取得了重要的突破。析氫電催化劑應具有較好的傳遞電子能力，而具有大的比表面積和多孔結構的材料有利於電解質的傳輸和電子的轉移。雜原子(比如氮、磷、硫等)摻雜的多孔碳材料常被選作電極材料或載體，用於負載過渡金屬硫化物、磷化物、硒化物、氮化物、碳化物。因此開發雜原子摻雜多孔碳材料負載的此類新材料對電化學能源存儲和轉化具有重要意義。

氮磷共摻雜碳負載碳化鎢催化劑是一種較為高效並且廉價的非貴金屬電催化劑。這種材料的製備過程包括：

(1)雜多酸的合成：將200g Na₂WO₄.2H₂O溶于1000mL水中，攪拌，加熱溶解後，緩慢滴入80g 85％的磷酸,將此混合物回流8h，溶液沸騰，回流結束時溶液仍為1000mL。如果溶液變藍，需要滴人幾滴溴水,溶液變為純黃色,冷卻,攪拌下向其中加人200g NH₄Cl，溶液變為乳白色，有晶體析出，沉澱完全後，減壓過濾沉澱。乾燥，稱重，按10g樣品用 25mL水、15mL濃鹽酸、10mL乙醚的比例進行萃取操作。靜置分層，下層液體用燒杯接收，按 10g產品10mL水的比例加水，在磁力攪拌器上加熱攪拌，直到邊緣有晶體析出，析出的晶體即為H₆[P₂W₁₈O₆₂]。

(2)SEP表面活性劑包覆雜多酸複合材料的製備：將H₆[P₂W₁₈O₆₂溶解於80mL去離子水中(A溶液)，2.20g(10.0mmol)十六烷基三甲基溴化銨(表面活性劑)溶於20mL乙醇中(B溶液)；在溫度為85℃，劇烈攪拌下，將B溶液逐滴加入A溶液中，滴加時間為1h，並繼續攪拌2h；將生成的沉澱離心、去離子水洗滌、真空乾燥24h得到SEP複合材料。

(3)催化劑前驅體SEP-MA-PA複合材料的製備：將1.12g三聚氰胺和溶解於60ml去離子水中，先後加入2.70ml植酸溶液和3.30g SEP複合材料，在常溫下超聲分散1h、攪拌2h，然後在60℃的烘箱中將溶液緩慢蒸幹，得到SEP-MA-PA複合材料。

(4)氮磷共摻雜碳負載的碳化鎢催化劑，即SEP-MA-PA複合材料衍生的碳化鎢催化劑的製備方法：將SEP-MA-PA複合材料置於管式爐內，氮氣保護下，程式升溫至900℃恒溫 6h，升溫速率為2℃/min，然後冷卻至室溫，即可制得氮磷共摻雜碳負載碳化鎢催化劑。

可以通過控制前驅體多酸分子的體積從而達到控制碳化鎢的顆粒的尺寸，如這些雜原子和鎢原子同處在一個多酸分子中，生成碳化鎢後，雜原子原位鑲嵌到碳化鉬的晶格中，可以實現原子級別的雜原子摻雜，從而調控碳化鎢的結構，使其具有更多的活性位點，從而具備更強的催化劑效果。

• < 前一頁
• 下一個 >