聚苯胺/碳化钨复合电催化剂

碳化钨(WC)在电催化剂领域具有类 Pt 的催化性能, 因此其制备与应用是国内、外学者们长年热衷研究的课题。从上世纪至今,有不下二十种的碳化钨复合催化剂被研制出来。随着时间的推进,纳米材料,单层材料的问题,碳化钨也有了越来越多的催化组合。

碳化钨(WC)具有很好的电催化活性、电化学稳定性、抗氧化能力,但是导电性稍差,这是它和铂之间的差距,也是碳化钨需要与其它材料复合的主要原因。

聚苯胺/碳化钨复合电催化剂图片

近年来合成导电高分子复合材料特别是导电高分子和无机粒子之间的复合材料引起了人们相当大的兴趣。导电聚合物复合材料也是材料的研究热点之一,在导电材料、电流体和高密度信息存储材料等方面具有良好的应用前景。

在导电聚合物中, 聚苯胺是一种颇具市场前景的高分子化合物,它具有特殊的电学、光学性质,经掺杂后可具有导电性及电化学性能。关键是原料便宜、稳定性好。将聚苯胺与碳化钨复合,能完美地解决碳化钨导电性不足的主要问题。

将一定量WC超声分散于25mL1mol/L的硫酸水溶液中,加入4.7ml苯胺后高速搅拌20 min,滴加一定浓度的过硫酸铵溶液(2 .85g过硫酸铵溶于25mL 1mol/L 的硫酸溶液中), 20 ℃下聚合6h ,反应结束后抽滤,依次用0.2mol/L的硫酸溶液和蒸馏水洗涤,直至取10mL滤液滴加2滴0.1mol/L的BaCl2溶液观察不到白色沉淀为止。将滤饼在 60 ℃真空干燥12h,此即硫酸掺杂的导电聚苯胺/碳化钨(PANI/WC)复合材料。

聚苯胺/碳化钨复合电催化剂图片

那么聚苯胺/碳化钨(PANI/WC)复合材料效果如何?将聚苯胺/碳化钨复合材料放入最常用甲醇电池溶液中测试,复合材料在溶液中表现出了相当大的的稳定性,聚苯胺的加入,碳化钨的导电性能明显提高(电导率最高可达5.45S/cm),复合材料中 WC 的晶型在原位聚合前后并未发生变化 , 复合材料中聚苯胺是无定形的,这直接说明的一个结果,就是聚苯胺能在破坏碳化钨稳定性的前提下,大幅提升碳化钨的电催化性能。

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