氧化鎢納米線催化劑

由於化石燃料的不斷消耗和日益凸顯的環境問題，使得尋求清潔和可持續利用的新能源成為越來越被重視的課題。在眾多的新能源中，氫能由於其能量密度高、清潔(產物 為水)和可持續利用等優點成為研究的熱點。

電催化分解水製備氫氣是一種高效率、應用性強的方法。目前，鉑基催化劑是析氫反應活性最高的催化劑，但是其成本高和含量少的弊端大大限制了大規模的推廣應用。

研究發現，鎢基過渡金屬催化劑具有優異的鉑替代功能。氧化鎢作為一種典型的過渡金屬氧化物在電催化領域最近受到越來越多的關注。然而，在合成過程中納米粒子的團聚、低密度的活性中心等問題的存在仍舊困擾著該類材料的合成。為了提升材料的導電性，有兩種方法可以採用：一是合成金屬性的催化劑，如過渡金屬硫化物和碳化物等；二是利用導電性高的載體，如碳材料和貴金屬等。儘管這兩種方法可以提升析氫反應的活性，但是仍有一些不足使得不能取代鉑催化劑，如製備過程較為繁瑣，合成過程中涉及有毒成分等。

迄今為止，如何有效地利用過渡金屬氧化物，即如何負載在高導電性的載體上，尤其是如何製備可以提供更大比表面積和更多活性位元點的不規則結構仍是一個不小的挑戰。例如，有研究人員採用製備一種氧化鎢納米線催化劑，通過增大材料中氧空位的含量，提升材料的比表面積，來提高其析氫反應催化活性，這種氧化鎢納米線催化劑的合成過程包括：

以四硫代鎢酸銨為鎢源，以多巴胺為碳源和聚合劑，採用兩步反應的方法。

步驟一：

將四硫代鎢酸銨溶解于去離子水和乙醇的混合溶液中，利用氨水將溶液pH 值調製8左右。然後將一定濃度的鹽酸多巴胺溶液逐滴加入至上述溶液，同時溶液在室溫條 件下進行攪拌。反應一定時間以後，通過離心的方法將沉澱分離出來，得到黃色粉末為鎢- 聚多巴胺前驅體。

步驟二：

將上述黃色粉末至於管式爐中進行高溫處理，處理溫度為750℃，氮氣氣氛，加熱時間為3小時，升溫速率為2℃•min-1。此時得到黑色粉末，即為具有高效析氫活性的氧化鎢納米線催化劑。

研究發現，納米線的合成效率較高，聚合物惰性氣體中加熱之後基本都生成尺寸超長的氧化鎢納米線；這種催化劑的析氫反應活性較高，酸性條件下穩定性較高。

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