石墨烯負載碳化鎢催化劑

氫氣是一種綠色的可替代化石燃料的高效清潔能源，規模化、低成本的製備和存儲氫氣具有重要的研究意義。

電解水制氫(析氫)是高效且環境友好的制氫方法，但所需的鉑基催化劑價格昂貴，生產成本高，限制了該技術的工業化生產。近年來，科研工作者們報導了大量的非貴金屬以及非金屬析氫電催化劑，並取得了重要的突破。其中過渡金屬的硫化物、碳化物等材料析氫反應電催化性能尤為顯著。普遍認為，析氫電催化劑應具有較好的傳遞電子能力，而具有多孔結構的碳材料有利於電解質的傳輸和電子的轉移，其中作為優良導體的還原石墨烯常被選作電極材料或載體，用於負載過渡金屬氮化物或碳化物。

為獲取高效、廉價的非貴金屬電催化劑，有學者報導了一種石墨烯負載碳化鎢催化劑的新型催化劑，這種催化劑的合成過程包括：

(1)採用含鎢的雜多酸、聚合物導體、石墨烯為原料，經一鍋法合成鎢雜多酸-聚合物導體-還原石墨烯複合材料；

(2)在惰性氣體的保護下，於700～1100℃下熱處理2～5h，冷卻、酸洗，得還原石墨烯負載碳化鎢催化劑。

其中，鎢雜多酸-聚合物導體-還原石墨烯三元複合材料，可通過綠色一鍋法製備，合成過程無任何廢料產生，同時可以有效阻止鎢雜多酸和還原石墨烯的團聚。研究也表明，所制得的還原石墨烯負載碳化鎢催化劑納米粒子尺寸較小，分佈均勻，具有多孔結構，碳化鎢與具有強導電能力的還原石墨烯載體之間具有強結合作用，進而使得該催化劑擁有高效的電解水制氫性能，其起始電位為0～30mV(相對標準氫電極)，塔菲爾斜率為33.6～70.1mV dec-1，連續運行10～20h仍保持良好的穩定性。

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