納米二硫化鎢/石墨烯複合催化劑

燃料電池具有原料易得、能量密度高、工作壽命長、操作簡便、清潔等優點，作為一種新型的高效率能源轉換體系，很有潛力成為微型電子元器件的替代能源之一。

在燃料電池中，電催化是非常關鍵的要素，電催化劑必須具備以下特點：電催化活性高、比表面積大、導電性能好、穩定性好以及適當的載體支撐，一直以來，電催化性能最好的材料是鉑類金屬。但眾所周知的是，鉑的價格昂貴，製造成本太高，而且會產生有毒氣體。如此一來，燃料電池也就失去了推廣的意義，所以，尋找一類能替代鉑的催化劑材料勢在必行。

石墨烯作為典型的二維材料，比表面積大、柔韌性非常好，並且具有非常高的電子傳導速率。 自2004 年發現以來，就引起了國內外科研工作者的極大關注。隨著石墨烯的發現和表徵，同樣作為典型層狀結構的過渡金屬硫族化合物如 WS₂剝離成單層或少層結構在潤滑劑、鋰電池、光電催化、超級電容器等方面的研究也取得了不錯的進展。過去，曾有學者嘗試使用納米碳化鎢/石墨烯複合電催化甲醇燃料電池，取得了不錯的效果，近來，又有學者嘗試將石墨烯與同是單層結構的納米二硫化鎢複合，組成納米二硫化鎢/石墨烯複合催化劑。那麼效果將會如何？

將六氯化鎢為鎢源和硫代乙醯胺為硫源，在氧化石墨烯表面原位水熱合成層狀 WS2/RGO 二維複合材料，並用於電催化甲醇燃料電池溶液。研究表明，經過高溫熱處理後，WS2 形成少層結構，均勻附著在石墨烯上形成穩定的二維複合材料。 與純 WS2 和 RGO 相比，複合材料的催化氧還原活性有很大程度的提升，這是因為 WS₂ 和 RGO 之間存在協同效應，原位合成過程中 RGO 的缺陷和活性位點增多，使得在氧還原過程中，利於 O2 分子的解離，降低體系的活化能，更有利於氧還原過程以四電子的途徑進行。

隨著對單層二維材料更深入的研究，科學家們發現，複合之後的納米二硫化鎢/石墨烯複合催化劑具有更正的起始電位和極限電流密度。而且比鉑具有更優異的迴圈穩定性和抗甲醇毒化性能。 而且水熱法合成該複合物的工藝簡單，複合材料的成本比鉑低了一大截，而且具有不俗的電催化性能，因此，納米二硫化鎢/石墨烯複合催化劑在燃料電池領域也具有走出實驗室的巨大潛力。

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