核壳结构碳化钨之电催化性能再强化

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会引起 CO、 H₂S等气体污染反应而受到了广泛关注。但现有研究表明， 碳化钨的催化活性仍不及铂等贵金属，因此提高碳化钨催化活性是碳化钨基催化材料研究的热点和走向工业应用的核心问题之一。

金属化的表面结构是碳化钨具有类铂催化性能的原因所在，若能够调控碳化钨的表面电子结构， 必可调控碳化钨的催化活性，基于这样的认识，国内外专家学者开展了不少有针对性的研究工作。

有学者陈辉在研究中发现，利用碳纳米管优越的电子性能、 管状结构和比表面积大等特点， 将偏钨酸铵负载于硝化后的碳纳米管上，经还原碳化后获得了碳化钨与碳纳米管复合材料；其次，以具有三维联通孔道结构的天然沸石为载体制备了碳化钨与天然沸石纳米复合材料； 再次，利用Ti⁴⁺的空d轨道的独特性质，以金红石型纳米二氧化钛为载体制备了碳化钨与金红石纳米复合材料；最后，以铁黄为载体，偏钨酸铵为钨源，将表面包覆法与原位还原碳化技术相结合，制备出了具有核壳结构的碳化钨与碳化二钨纳米复合材料。以甲醇燃料电池为例，上述复合材料均在一定程度上提高了碳化钨的电催化活性，但也面临一些问题. 碳纳米管虽具有优越的电子性能和管状结构， 但在电化学环境下不稳定会被氧化，从而导致复合材料的结构与性能发生变化。

为了改善上述问题，学者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，这种新型的核壳结构复合材料表现出了更好的催化性能。这是因为 Fe₃W₃C和 WC本身均具有较好的电催化活性。并且Fe₃W₃C 还具有良好的导电性; 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。

因此，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，这种表面包覆和原位还原碳化技术相结合所制备出来的具有核壳结构的Fe3W3C/WC复合材料是提高碳化钨电催化活性的升级解决方案。

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