纳米钨氧化物析氢之应用

随着时代进步与科技发展，能源已经成为影响人类社会的一个重要因素。 目前，煤炭、石油、天然气等传统能源在世界的经济发展中依然占有举足轻重的作用，但是这些资源在地球上的储量却很有限，能源危机已经成为当前人类亟待解决的问题。

在众多能源中，氢是一种清洁、可循环利用的物质，被认为是一种理想能源载体，电解水制氢是最有前景、最洁净的制氢方法之一，传统的可有效降低析氢过电位的电极材料主要为铂系贵金属，但是这些金属材料在地球上的储量稀少，价格昂贵，无法实现大规模的推广。 因此，开发和研究一种高催化活性且成本价低的析氢电极具有重要的理论意义和实用价值。

诸多的研究已证实，钨材料可以用于析氢反应的催化应用中，较多的学者致力于纳米碳化钨催化剂的研究，此外，还有学者在三氧化钨上直接合成亚化学计量比的纳米钨氧化物WO_2.9，直接采用蓝钨取代贵金属析氢。

采用一步气相还原法，纳米钨氧化物的制备包括如下步骤：

(1)将0.5～2g三氧化钨分散于10～50mL无水乙醇中球磨1～48h，然后用去离子水冲洗干净，自然风干待用；

(2)取0.5～2g得到的风干后三氧化钨置于管式炉中的石英方舟内，以0.05～0.3L/min通入充分混合的载气，反应30～120min，得到纳米尺寸钨氧化物颗粒；

(3)取出石英方舟，用蒸馏水和无水乙醇将石英方舟内得到的物质依次洗涤数次，60～100℃下干燥1～3h，即得到纳米钨氧化物WO_2.9，其尺寸为50～200纳米，形状为椭球形纳米颗粒、晶形为单斜相，用于电催化分解水制氢。

将0.1～0.5摩尔/升硫酸水溶液为电解液溶液，将钨氧化物借助成膜剂溶液置于玻碳电极表面作为工作电极，以银－氯化银电极为参比电极、石墨棒电极为对电极，测试温度为20～25℃；当其析氢过电位在-70mV时，电流密度为8～12mA/cm²；当过电位为-94mV时，电流密度可达到15～25mA/cm²。

结果证明，将纳米尺寸钨氧化物WO_2.9作为析氢电催化剂，结果表明其具有较好的析氢性能且过电位较低。当其析氢过电位在-70mV时，电流密度为10 mA/cm²，当过电位为-94mV时，电流密度可达到20mA/cm²，且合成方法简单，得到的材料易于应用，有利于在工业化生产中推广应用，用于氯碱工业、电解水工艺、太阳能电解水制氢以及电化学制氢等体系中的析氢材料。

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