氧化钨纳米线催化剂

由于化石燃料的不断消耗和日益凸显的环境问题，使得寻求清洁和可持续利用的新能源成为越来越被重视的课题。在众多的新能源中，氢能由于其能量密度高、清洁(产物 为水)和可持续利用等优点成为研究的热点。

电催化分解水制备氢气是一种高效率、应用性强的方法。目前，铂基催化剂是析氢反应活性最高的催化剂，但是其成本高和含量少的弊端大大限制了大规模的推广应用。

研究发现，钨基过渡金属催化剂具有优异的铂替代功能。氧化钨作为一种典型的过渡金属氧化物在电催化领域最近受到越来越多的关注。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。为了提升材料的导电性，有两种方法可以采用：一是合成金属性的催化剂，如过渡金属硫化物和碳化物等；二是利用导电性高的载体，如碳材料和贵金属等。尽管这两种方法可以提升析氢反应的活性，但是仍有一些不足使得不能取代铂催化剂，如制备过程较为繁琐，合成过程中涉及有毒成分等。

迄今为止，如何有效地利用过渡金属氧化物，即如何负载在高导电性的载体上，尤其是如何制备可以提供更大比表面积和更多活性位点的不规则结构仍是一个不小的挑战。例如，有研究人员采用制备一种氧化钨纳米线催化剂，通过增大材料中氧空位的含量，提升材料的比表面积，来提高其析氢反应催化活性，这种氧化钨纳米线催化剂的合成过程包括：

以四硫代钨酸铵为钨源，以多巴胺为碳源和聚合剂，采用两步反应的方法。

步骤一：

将四硫代钨酸铵溶解于去离子水和乙醇的混合溶液中，利用氨水将溶液pH 值调制8左右。然后将一定浓度的盐酸多巴胺溶液逐滴加入至上述溶液，同时溶液在室温条 件下进行搅拌。反应一定时间以后，通过离心的方法将沉淀分离出来，得到黄色粉末为钨- 聚多巴胺前驱体。

步骤二：

将上述黄色粉末至于管式炉中进行高温处理，处理温度为750℃，氮气气氛，加热时间为3小时，升温速率为2℃•min-1。此时得到黑色粉末，即为具有高效析氢活性的氧化钨纳米线催化剂。

研究发现，纳米线的合成效率较高，聚合物惰性气体中加热之后基本都生成尺寸超长的氧化钨纳米线；这种催化剂的析氢反应活性较高，酸性条件下稳定性较高。

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