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纳米二硫化钨/石墨烯复合催化剂

燃料电池具有原料易得、能量密度高、工作寿命长、操作简便、清洁等优点，作为一种新型的高效率能源转换体系，很有潜力成为微型电子元器件的替代能源之一。

在燃料电池中，电催化是非常关键的要素，电催化剂必须具备以下特点：电催化活性高、比表面积大、导电性能好、稳定性好以及适当的载体支撑，一直以来，电催化性能最好的材料是铂类金属。但众所周知的是，铂的价格昂贵，制造成本太高，而且会产生有毒气体。如此一来，燃料电池也就失去了推广的意义，所以，寻找一类能替代铂的催化剂材料势在必行。

石墨烯作为典型的二维材料，比表面积大、柔韧性非常好，并且具有非常高的电子传导速率。 自2004 年发现以来，就引起了国内外科研工作者的极大关注。随着石墨烯的发现和表征，同样作为典型层状结构的过渡金属硫族化合物如 WS₂剥离成单层或少层结构在润滑剂、锂电池、光电催化、超级电容器等方面的研究也取得了不错的进展。过去，曾有学者尝试使用纳米碳化钨/石墨烯复合电催化甲醇燃料电池，取得了不错的效果，近来，又有学者尝试将石墨烯与同是单层结构的纳米二硫化钨复合，组成纳米二硫化钨/石墨烯复合催化剂。那么效果将会如何？

将六氯化钨为钨源和硫代乙酰胺为硫源，在氧化石墨烯表面原位水热合成层状 WS2/RGO 二维复合材料，并用于电催化甲醇燃料电池溶液。研究表明，经过高温热处理后，WS2 形成少层结构，均匀附着在石墨烯上形成稳定的二维复合材料。 与纯 WS2 和 RGO 相比，复合材料的催化氧还原活性有很大程度的提升，这是因为 WS₂ 和 RGO 之间存在协同效应，原位合成过程中 RGO 的缺陷和活性位点增多，使得在氧还原过程中，利于 O2 分子的解离，降低体系的活化能，更有利于氧还原过程以四电子的途径进行。

随着对单层二维材料更深入的研究，科学家们发现，复合之后的纳米二硫化钨/石墨烯复合催化剂具有更正的起始电位和极限电流密度。而且比铂具有更优异的循环稳定性和抗甲醇毒化性能。 而且水热法合成该复合物的工艺简单，复合材料的成本比铂低了一大截，而且具有不俗的电催化性能，因此，纳米二硫化钨/石墨烯复合催化剂在燃料电池领域也具有走出实验室的巨大潜力。

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