核壳结构碳化钨/碳化钨铁复合材料电催化性能

碳化钨因具有类铂催化性能,可用作化学催化和电催化领域的催化剂,且在催化反应过程中不易被 CO、 H2S等气体中毒而被广泛使用,但是在实际应用中,除了价格,碳化钨并不能完美取代铂的催化作用,这主要是碳化钨的导电性能较差,故催化活性不及铂。

碳化钨催化性能虽不及铂,但价格便宜那么多,又能奢求什么,更何况提升碳化钨的催化活性也不是什么难事国,学者们发现将碳化钨与导性性高的载体材料复合,能有效提高 WC 活性,而且可用的载体有很多。

碳化钨电催化电池图片

有学者提出制备碳化钨铁(Fe3W3C)与碳化钨(WC)核壳结构复合材料的新思路. 这是因为, 一方面, Fe3W3C和WC均对甲醇的电催化氧化具有较好的催化活性;另一方面, Fe3W3C 具有良好的导电性;更为重要的是核壳结构复合材料可利用核和壳层的特点对材料的性能进行调控, 可明显提升复合材料的催化性能。

利用铁黄比表面积大和吸附性能优越等特点, 采用包覆技术将偏钨酸铵均匀地吸附于其外表面, 并利用铁黄中的铁元素在还原碳化过程中能够掺入碳化钨内形成Fe3W3C, 以增强复合材料导电性的特点, 将表面包覆和原位还原碳化技术相结合, 制备出具有核壳结构的Fe3W3C与WC复合材料。

碳化钨电催化电池图片

通过对碳化钨/碳化钨铁复合材料的表面检测发现,核壳结构的特征是以碳化钨铁为核, 以碳化钨和碳化二钨为壳。核壳结构复合材料在碱性、中性和酸性溶液中对甲醇均具有一定的催化活性, 且均高于介孔空心球状碳化钨和颗粒状碳化钨的电催化活性; 核壳结构复合材料的电催化活性不仅与其物相组成有关, 还与其微结构特征相关。 这些结果说明, 复合材料的电催化活性可以通过改变反应体系的性质, 以及控制材料本身的物相和结构特征进行调控. 上述结果充分说明核壳结构是提高碳化钨电催化活性的有效途径之一。

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