碳化钨蒙脱石复合催化剂及其制备

碳化钨（WC）是一种具有高硬度，良好导电性，高耐酸性的功能材料。自从上世纪七十年代发现WC具有类铂的催化性能以来，WC被广泛的用于化学领域的催化加氢、脱氢、异构化及烃类转化与合成反应中；在电化学领域，WC对于氢离子化与析氢反应也有一定的应用前景。

在固相催化反应中，催化剂的粒径大小分布、分散性都是影响催化剂活性的重要因素，因此制备出高分散性、晶粒细化的催化剂是提高催化剂活性的有效方法之一。传统方法所制备的碳化钨普遍粒度较大，催化能力有限，也因此有研究人员提出了碳化钨与蒙脱石复合方案。

蒙脱石是一种纳米尺度的天然层状硅酸盐晶体，其具有较强的表面电负性、比表面积大、吸附性强等特点。经剥离后的蒙脱石纳米片层其厚度仅为几十纳米，其长径比可以达到几百，以这样的纳米片层作为结构单元，可以实现WC在其表面的自组装，通过控制合成中的钨蒙比、反应的条件可以提高电催化活性。碳化钨/蒙脱石的复合过程有：

（1）钠基蒙脱石加入1～12mol/L的氯化锂水溶液中，充分搅拌分散，在水热反应釜中，密闭加热至120～160℃（优选130～140℃），反应12～24h（优选24h）， 冷却后取沉淀物洗涤后离心分离，干燥、制得剥离的蒙脱石纳米片；

（2）步骤（1）中得到的剥离的蒙脱石纳米片与六氯化钨在无水乙醇中混合均匀，充分搅拌得到黄色的悬浮液，在30～50℃（优选30℃）的温度下反应 12～24h（优选24h），将所得的沉淀物洗涤、离心分离，干燥、研磨、制得三氧化钨蒙脱石前驱体；所述六氯化钨中钨的物质的量：（剥离的蒙脱石纳米片的阳 离子交换量×剥离的蒙脱石纳米片的质量）=1～6：1，优选2～4：1；

（3）步骤（2）中得到的三氧化钨蒙脱石前驱体在甲烷与氢气的混合气氛下，按甲烷、氢气的流量比为1:2.3～9，升温至700～900℃（优选800℃）温度 下，还原碳化反应3～8h（优选5～8h），待反应结束后，关闭甲烷，通入氢气 10～30min（优选20min），关闭氢气，在惰性气体的保护下将产物冷却至室温，制得所述的碳化钨蒙脱石复合催化剂。

碳化钨蒙脱石复合催化剂及其制备方法充分的利用了蒙脱石作为载体材料优良的性能、以及WC类铂的催化性能、控制WC的晶粒大小及分散性，从而提高WC的电催化性能。实例表明，复合催化剂对甲醇具有很高的电氧化性能，可应用于甲醇燃料电池中铂催化剂的替代品。

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