析氢材料之硫化钨

氢是一种清洁、可循环利用的物质，被认为是一种理想能源载体，可以高效地转变为可利用的有效能而不带来环境问题。电解水制氢是最有前景、最洁净的制氢方法之一，但由于析氢过电位的存在导致能耗增加，所以开发具有高活性的析氢材料来提高产氢效率这一课题已经被广泛研究。

析氢材料的核心就是催化剂，传统的铂催化剂，催化性能强劲，一直是该材料领域无法撼动的霸主，不足的是，铂金属太贵，而且会生成毒副产物。也因此，寻找析氢过电势较小、廉价、地球蕴含量高且能大批量合成的析氢材料是个极有意义的工作。

天时，地利，人和？近年来，随着中国科研技术的进步，钨基材料由于具有类铂的催化性能而被广泛熟知并且应用。碳化钨、硫化钨，耳熟能详，未来市场拓展潜力无限。中钨在线新闻网已多次介绍过碳化钨的类铂催化剂性能，今天这里则主要介绍硫化钨。

近来，有学者采用一步水热法在金属钨网上直接合成硫化钨纳米片状材料。这种材料在合成时，过程安全，无毒且原材料价格低廉、产物析氢性能好，是一种取代贵金属析氢的较好材料。其主要过程如下：

（1）将金属钨网在丙酮和无水乙醇中分别超声清洗20min去除化学油污，然后用去离子水冲洗干净，自然风干待用；

（2）将1~30mmol硫脲溶解在15~25mL去离子水中，搅拌均匀得到溶液A；

（3）将金属钨网放置在水热反应釜中，并往釜内倒入溶液A，填充度控制在50~90%，120~200℃反应6~72h，反应结束后自然冷却；

（4）取出金属钨网，用蒸馏水和无水乙醇依次洗涤数次，60~100℃干燥1~3h，即得纳米片状硫化钨。

将所制得的纳米片状硫化钨用于电解水制氢，结果表明其具有较好的析氢性能且过电位较低。当其析氢过电位在200mV时，电流密度为2.53mA/cm²；当过电位为300mV时，电流密度可达到32mA/cm²,其性能接近于铂，但成本却便宜很多，有利于在工业化生产中推广应用。

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