用焦绿石型氧化钨制备阴极复合催化剂

质子交换膜燃料电池的工作温度通常低于100℃，氢气和氧气(或空气)作为燃料电池的反应气体，通常在电催化剂的作用下可显著提高电极反应速度。因此，具有较高电催化活性的催化剂是影响质子交换膜燃料电池性能的关键之一。传统催化剂为Pt/C催化剂，其中贵金属铂资源稀少，价格昂贵；而碳载体在潮湿、低pH值及高浓度的氧气环境下容易受到腐蚀，从而影响电池的性能和寿命。近年来，寻找具有更高催化活性、价格低廉且化学性能稳定的催化剂材料引起广泛的关注。研究发现，在贵金属中添加过渡金属氧化物有利于提高电催化活性。氧化钨与贵金属铂可形成协同催化效应，而且其在酸性环境下相当稳定，以氧化钨作为载体材料的复合催化剂被广泛研究。焦绿石型氧化钨具有多维孔道的层状结构，其拥有三维孔道，该结构有利于离子的快速迁移和交换，这一方面提高了其离子电导率，同时增强了其吸附性能，而且一定的离子可以嵌入到层状结构中形成插层复合催化材料。焦绿石型氧化钨在插层复合材料、传感器以及电致变色等领域的应用已有一些相关报道，但其作为电催化材料的研究较少。质子交换膜燃料电池的电极催化反应可利用焦绿石型氧化钨的这种结构特点，提高电极反应速率并进而提高电池性能。

采用水热法合成焦绿石型氧化钨，以pH值为3.0时获得的样品为单一焦绿石相，且粒径较小。以焦绿石型氧化钨与碳粉为载体，通过不同工艺路径制备了Pt-WO3-C复合催化剂。电化学性能测试表明，采用水热法将合成的焦绿石型氧化钨直接分散沉积在碳粉上所制得的复合催化剂Pt/(WO3-C)的催化活性最好，其电催化性能优于传统Pt/C催化剂。催化剂的制备工艺影响复合催化剂的分散效果，并进一步影响其催化性能。焦绿石型氧化钨具有三维孔道结构，担载铂后可与铂形成良好的协同催化效应，中间产物氢钨青铜及非化学计量氧化钨的生成加快了阴极反应速率，降低了阴极过电位，同时提高了燃料电池的能量转化效率。

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