微波加热制备碳化钨-炭气凝胶复合材料

自1973年Levy和Boudart首次披露碳化钨和铂在催化性能方面的相似性之后，碳化钨的催化性质引起科学界极大的兴趣。迄今为止，对碳化钨作为催化剂的应用已经有了广泛的实验和理论研究，结果表明其在一系列贵金属催化的反应中具有良好的催化性能。

在燃料电池催化领域，由于贵金属储量少，价格贵，而碳化物的源金属储量丰富，因此，用碳化物有效地代替贵金属是很有意义的研究。

碳化钨的传统制备工艺继承于冶金工业，是在还原性气氛中金属、金属氢化物或金属氧化物和一定比例的碳直接反应，反应温度通常高于1200℃。所得的产物比重大、粒度大，这种工业材料具有很低的比表面积，不适合用作催化剂或载体。

研究发现，炭气凝胶是一种新型轻质纳米级多孔性非晶碳素材料，具有比表面积大，孔径宽及导电性能好等特点，与活性炭相比，炭气凝胶的电导率很高 (约25～100S/cm)，且在一个很宽的温度范围内(50～300K)基本保持不变，其孔隙率为80％～98％，典型孔隙尺寸＜50nm，网络胶体颗粒尺寸3～20nm。作为唯一具有导电性质的气凝胶，其在燃料电池、电化学超级电容器、锂离子电池等电化学能量储存与转换领域的应用越来越广泛。

因此，研究人员采用微波加热制备碳化钨-炭气凝胶复合材料的方法。包括如下步骤：

将质量为0.42克的钨酸钠与1.1克的间二苯酚溶于20ml水中，然后加入15ml甲醛在40℃水浴搅拌后，加入0.01克碳酸钠，然后放入密闭容器中在60℃ 烘箱内反应24h，得到红棕色凝胶。待凝胶自然晾干，粉碎研磨后置入功率为 1000W，频率为2.45GHz的微波炉内，进行交替(35秒加热、5秒间歇)微波碳浴加热20min，冷却后便得到碳化钨-炭气凝胶复合材料粉体。

研究结果所知，采用微波加热制备碳化钨-炭气凝胶复合材料，具有加热速度快、碳化时间短、操作简单、能够实现碳化钨和炭气凝胶的原位反应形成，得到的复合材料具备了各自的优点，在有良好催化性能的情况下，强化了三相界面的传质效果，在多相催化领域有着广阔的应用前景。

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