碳化钨/石墨烯复合催化剂

直接甲醇燃料电池是一种质子交换膜燃料电池，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源发电，具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性，是一种环境友好、高效的新能源。

发展至今，直接甲醇燃料电池遇到的最大发展瓶颈就是其催化剂问题。目前， 甲醇氧化催化剂仍然以 铂Pt 基为主， 但是 Pt 价格昂贵， 且容易受甲醇氧化中间产物的毒化， 从而影响了直接甲醇燃料电池的商业化进程。

只有寻找廉价的催化剂替代品才能为直接甲醇燃料电池的发展找到出路。在化工行业，碳化钨因其拥有类似于铂的催化特性，很快就得到了学者们的重视。但是许多人在研究中发现，钨的催化性能良好，但是导电性差，这就意味着WC并不能完美替代铂在直接甲醇燃料电池中的地位，因此还有必要寻找一类具有高导电性的材料来解决碳化钨导电问题。

很幸运的是，高导电材料也不难找，声名鹊起的石墨烯就是一种很优质的导电材料。在碳载体中， 石墨烯 (RGO) 具有优良的导电性以及独特的片层结构， 是电催化剂的理想载体，以 RGO 为载体， WC 为插层物质制备的 WC-RGO 复合材料具有化学稳定性好、电导率高且电化学活性面积大等优势。

但是石墨烯是纳米级的单层片状结构，将碳化钨插层在石墨烯上并没想像中那么容易，一般以偏钨酸铵和氧化石墨烯 (GO) 为前驱体制备 WC-RGO 插层复合物， 但是由于偏钨酸根和 GO 都带负电， 因此不能成功地将偏钨酸根引入到石墨烯的片层结构中， 造成 WC-RGO 插层复合物组装上的困难。

近期有学者发表论文指出，采用硫脲可以成功地将具有高分散性 WC 纳米颗粒插层在少层 RGO 里，组成 WC-RGO 插层复合物。 硫脲((NH₂)₂CS) 作为阴离子接受器，具有较强的结合阴离子形成稳定复合物的能力。

材料具体制备方法如下: 首先利用浸渍法，将偏钨酸根阴离子 ([H2W12O40]6-) 牵引到 (NH₂)₂CS 改性过的 GO 上形成[H₂W₁₂O₄₀]₆--(NH₂)₂CS-GO 前驱体； 然后将前驱体放入管式炉中还原碳化，前驱体先反应生成单层二硫化钨WS2； 由于二硫化钨自身的单片层结构，很容易和单层石墨烯反应，可得到 WS2-RGO 插层复合物，接着原位碳化生成 WC-RGO 插层复合物.，碳化钨-石墨烯负载铂电催化剂 (Pt/WC-RGO) 通过微波辅助法制得。

结果显示， 在 WC-RGO 插层复合物中， WC 的平均粒径为 1.5 nm， RGO 的层数约为 5 层。在甲醇电氧化反应中， 相比于商用 Pt/C 催化剂，Pt/WC-RGO 插层复合物催化剂具有更高的电化学活性面积 (ECSA) 和较高的峰电流密度 并且抗 CO 中毒能力及稳定性均优于Pt/C催化剂。当然最重要的是，复合材料的价格远远低于铂，从而大大地降低燃料电池中电催化剂的成本，非常有利于的直接甲醇燃料电池商业化。

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