碳化鎢之電催化析氫評價

清潔能源是人類社會可持續發展最主要問題之一。氫是理想的清潔能源，也是重要的化工原料，受到世界各國廣泛的重視。另一方面，氫制燃料電池由於具有高能量、高效率、對環境友好等特 點，也已然成為未來新能源汽車的熱點之一。

電催化析氫反應是電能向化學能轉化的一個有效途徑，陰極析氫超電 勢的降低，是提高析氫活性、降低電解能耗的關鍵。現有材料中，鉑族元素具有優異的電催化活性，其氫超電勢低，但其價格昂貴，而且易產生毒副產物；鎳及其合金也被常用來做析氫材料，但它們的化學穩定性較差在燃料電池電極催化劑的研究中，如何提高現有催化劑的催化活性和發展新的或更好的非貴金屬催化劑至關重要。

在學術界，碳化鎢具備替代鉑等貴金屬催化劑的特性和良好的抗中毒能力，並已證實對氫析出反應有一定的催化性能。因此， 碳化鎢成為最有望成為電催化劑析氫的主流材料，業界對碳化鎢催化劑的研究已經碩果累累，新學術成果層出不究，例如，本文介紹一種簡單並有效的在碳化鎢載體上負載細小和均勻並高度分散的納米金屬鉑粒子的方案，該方案能發揮載體碳化鎢和鉑的協同效應，對於高性能的催化劑製備具有十分重要的發展前景，其製備過程有：

將偏鎢酸銨(AMT)和氯鉑酸(H₂PtCl₆)按原料品質比為1∶0.23在蒸餾水中混合，配製成混合水溶液，其中偏鎢酸銨在溶液中的品質濃度為5wt％，在室溫下用超聲波振盪30分鐘， 然後在磁力攪拌器攪拌下將該溶液導入噴霧乾燥儀中進行噴霧乾燥，得到空心球狀H₂WO₃/氯鉑酸微球顆粒前驅體；把造粒、乾燥後的前驅體裝入石英舟放置于管式電阻爐中，在400℃下通入氫氣，進行2 小時的焙解熱處理後，再升溫至900℃，通入甲烷、氫氣混合氣體進行還原碳化，甲烷和氫氣混合的品質比為20∶1，氣體流速為0.45m/S， 還原碳化時間為12小時。反應完畢後將產物隨爐冷卻至室溫，得到碳化鎢載鉑催化劑，該催化劑中鉑與碳化鎢的品質比為1∶10。得到的樣品經XRD檢測，樣品主要由WC和Pt組成。碳化鎢載鉑樣品的SEM圖可以發現，約10nm直徑的金屬納米P t顆粒均勻分散在碳化鎢載體表面上。

工藝主要是通過噴霧乾燥-氣固反應的方法將鉑元素與碳化鎢結合，催化劑為介孔結構空心球狀顆粒，由於碳化鎢具有特殊的介孔結構表面，使金屬納米鉑在其表面具有很高的分散性，提高了催化劑的催化活性。最重要的是，碳化鎢不僅具有載體的功能，它還可與鉑納米顆粒產生協同效應，提高了催化劑的使用效率，降低了催化劑的使用量，成本大幅降低，但性能卻比純鉑更強。