亲民版类铂金属催化剂—纳米碳化钨

铂族元素在自然界中，与金、银一起通称为贵金属元素，铂金属家族有铂、铱、铑、钯。，铂金最重要价值不在于其作为白金首饰，而是在于铂金是重要的工业催化剂，航天燃料，新能源燃料电池都需要用到铂金。

铂金虽然好用，但其具有稀缺性。据了解，全世界70%的铂金出产于南非，价格昂贵，因此常常限制了高新工业领域的发展和进步。因此，寻找一种可以取代铂金催化剂的元素也就尤为重要。

碳化钨基硬质合金具有特殊的耐腐蚀性、高硬度、优良的断裂韧性和抗压强度，是现代的工业牙齿。纳米复合技术和材料的发展给它注入了新的活力，其应用领域已从普通刀具、模具、耐磨件、耐磨涂层扩展到直径与人的头发相当的大规模集成印刷电路板、微型钻头、可承受亿次打击的点阵打印机打印针头、精密工模具、难加工材料刀具、高强硬耐磨零部件、地质钻头和军工武器等，但是鲜为人知的是，纳米碳化钨也具有类似于铂的催化性能。

纳米碳化钨具有铂族金属的催化性能可从原子的外层价电子结构进行简单分析。在还原气氛或特定气氛下。钨金属表面碳化学键能高，能很强地吸附和激活气氛中的分子，与碳形成合金—金属碳化物，能降低金属表面能，并保持适度表面能允许催化循环。另外，形成碳化物后，碳原子将贡献出外层的四个电子到钨元素的d电子，与其元素周期表中的右移四列位置元素铂相同，最终的效果是碳化合后，钨的电子特性更接近于铂族金属，导致碳化钨的催化性能与铂族金属相似。

大量的研究结果表明，纳米碳化钨的表面成份对其在烃氢解反应中的催化性能，以及其在反应过程中对氢的吸附作用有很大的影响。碳化钨对烃的氢解反应的催化作用是基于碳化钨表面存在的一种双重功能结构，即由于碳化钨表面氧的存在而形成的酸性中心，以及碳化钨所形成的金属点，催化烃的反应的过程中，金属点可以强烈吸附反应物中的氢和烃的分子使之在碳化钨的表面形成各自的活性基团，酸性WO_X的则可以促进碳链结构的改变，生成异构化产物，同时阻止碳化钨活性中心使异构化产物的进一步的氢解。

由此可同，纳米碳化钨以其特殊的类铂特性而有望替代铂成为新生代的航天航空燃料、新能源电池催化剂，通过不断完善碳化钨粉末的制备方法和复合方法研究，未来的高端能源材料将越来越平民化，并走进千家万户取代石化材料。目前，关于纳米碳化钨催化性能的研究也正越来越多，以碳化钨为主要催化剂性能也越来越接近于铂，例如碳化钨+石墨烯，碳化钨+铂+石墨烯，都是具有前景的研究成果。

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