碳负载碳化铁-碳化钨复合催化剂

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2018年4月18日星期三 16:26; 点击数：1696

为解决能源危机与环境污染问题，氢能作为最有望的取代石油燃料的能源受到人们广泛关注。电解水制氢(析氢)是最经济和可持续发展的产氢方式。目前，性能最优异的析氢催化剂是铂或铂基催化剂，但其价格昂贵，储量有限，阻碍其在实际中的应用

研究发现钨基过渡金属催化剂具有优异的铂替代功能。然而，在合成过程中纳米粒子的团聚、低密度的活性中心等问题的存在仍旧困扰着该类材料的合成。

碳负载碳化铁-碳化钨复合催化剂图片

研究还发现，析氢电催化剂应具有较好的传递电子能力，而具有大的比表面积和多孔结构的碳材料有利于电解质的传输和电子的转移。尤其是，杂原子掺杂的多孔碳材料常被选作电极材料或载体，用于负载过渡金属氮化物或碳化物。因此，发展新的合成方法或开发新材料对电化学能源存储和转化具有重要意义。

为获取高效、廉价的非贵金属电催化剂，科研工作者研制一种碳负载碳化铁-碳化钨复合催化剂，这种催化剂的制备过程如下：

POMsMIL-100(Fe)的制备：采用3.2g磷钨酸与1.89g六水合三氯化铁溶于50mL蒸馏水中，加入1.36g三甲基1,3,5-苯三羟酸酯，在130℃下反应72h，通过离心分离所得产品，分别采用乙醇和乙醚进行洗涤。

制备杂原子掺杂的碳负载碳化铁/碳化钨：将POMsMIL-100(Fe)与三聚氰胺 (1:3)混合、研磨；在高纯氮保护下，900℃热处理3～5h，冷却、酸洗，得到最终所需样品。

其中，采用POMsMIL-100(Fe)作为前驱物，一方面POMsMIL-100(Fe)具有大比表面积、多孔性等特点，有利于多孔碳材料的形成；同时可以引入过渡金属原子，形成多孔碳材料负载的小尺寸、分散均匀的过渡金属基催化剂；另一方面，将POMsMIL-100(Fe)与三聚氰胺研磨、焙烧(碳化)，可以提高所得碳材料的石墨化程度，从而提高其传递电子能力，且金属原子可以发挥其催化能力，最后形成形貌、结构独特、石墨化程度较高，导电能力较强的碳材料，其电解水制氢性能更好，过程易于控制，制备成本低。