碳化钨之电催化析氢评价

清洁能源是人类社会可持续发展最主要问题之一。氢是理想的清洁能源，也是重要的化工原料，受到世界各国广泛的重视。另一方面，氢制燃料电池由于具有高能量、高效率、对环境友好等特 点，也已然成为未来新能源汽车的热点之一。

电催化析氢反应是电能向化学能转化的一个有效途径，阴极析氢超电 势的降低，是提高析氢活性、降低电解能耗的关键。现有材料中，铂族元素具有优异的电催化活性，其氢超电势低，但其价格昂贵，而且易产生毒副产物；镍及其合金也被常用来做析氢材料，但它们的化学稳定性较差在燃料电池电极催化剂的研究中，如何提高现有催化剂的催化活性和发展新的或更好的非贵金属催化剂至关重要。

在学术界，碳化钨具备替代铂等贵金属催化剂的特性和良好的抗中毒能力，并已证实对氢析出反应有一定的催化性能。因此， 碳化钨成为最有望成为电催化剂析氢的主流材料，业界对碳化钨催化剂的研究已经硕果累累，新学术成果层出不究，例如，本文介绍一种简单并有效的在碳化钨载体上负载细小和均匀并高度分散的纳米金属铂粒子的方案，该方案能发挥载体碳化钨和铂的协同效应，对于高性能的催化剂制备具有十分重要的发展前景，其制备过程有：

将偏钨酸铵(AMT)和氯铂酸(H₂PtCl₆)按原料质量比为1∶0.23在蒸馏水中混合，配制成混合水溶液，其中偏钨酸铵在溶液中的质量浓度为5wt％，在室温下用超声波振荡30分钟， 然后在磁力搅拌器搅拌下将该溶液导入喷雾干燥仪中进行喷雾干燥，得到空心球状H₂WO₃/氯铂酸微球颗粒前驱体；把造粒、干燥后的前驱体装入石英舟放置于管式电阻炉中，在400℃下通入氢气，进行2 小时的焙解热处理后，再升温至900℃，通入甲烷、氢气混合气体进行还原碳化，甲烷和氢气混合的质量比为20∶1，气体流速为0.45m/S， 还原碳化时间为12小时。反应完毕后将产物随炉冷却至室温，得到碳化钨载铂催化剂，该催化剂中铂与碳化钨的质量比为1∶10。得到的样品经XRD检测，样品主要由WC和Pt组成。碳化钨载铂样品的SEM图可以发现，约10nm直径的金属纳米P t颗粒均匀分散在碳化钨载体表面上。

工艺主要是通过喷雾干燥-气固反应的方法将铂元素与碳化钨结合，催化剂为介孔结构空心球状颗粒，由于碳化钨具有特殊的介孔结构表面，使金属纳米铂在其表面具有很高的分散性，提高了催化剂的催化活性。最重要的是，碳化钨不仅具有载体的功能，它还可与铂纳米颗粒产生协同效应，提高了催化剂的使用效率，降低了催化剂的使用量，成本大幅降低，但性能却比纯铂更强。

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