碳負載碳化鐵-碳化鎢複合催化劑
- 分類：鎢的知識
- 發佈於：2018-04-18, 星期三 16:26
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為解決能源危機與環境污染問題，氫能作為最有望的取代石油燃料的能源受到人們廣泛關注。電解水制氫(析氫)是最經濟和可持續發展的產氫方式。目前，性能最優異的析氫催化劑是鉑或鉑基催化劑，但其價格昂貴，儲量有限，阻礙其在實際中的應用
研究發現鎢基過渡金屬催化劑具有優異的鉑替代功能。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。
研究還發現，析氫電催化劑應具有較好的傳遞電子能力，而具有大的比表面積和多孔結構的碳材料有利於電解質的傳輸和電子的轉移。尤其是，雜原子摻雜的多孔碳材料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。因此，發展新的合成方法或開發新材料對電化學能源存儲和轉化具有重要意義。
為獲取高效、廉價的非貴金屬電催化劑，科研工作者研製一種碳負載碳化鐵-碳化鎢複合催化劑，這種催化劑的製備過程如下：
POMsMIL-100(Fe)的製備：採用3.2g磷鎢酸與1.89g六水合三氯化鐵溶於50mL蒸餾 水中，加入1.36g三甲基1,3,5-苯三羥酸酯，在130℃下反應72h，通過離心分離所得產品，分別採用乙醇和乙醚進行洗滌。
製備雜原子摻雜的碳負載碳化鐵/碳化鎢：將POMsMIL-100(Fe)與三聚氰胺 (1:3)混合、研磨；在高純氮保護下，900℃熱處理3～5h，冷卻、酸洗，得到最終所需樣品。
其中，採用POMsMIL-100(Fe)作為前驅物，一方面POMsMIL-100(Fe)具有大比表面積、多孔性等特點，有利於多孔碳材料的形成；同時可以引入過渡金屬原子，形成多孔碳材料負載的小尺寸、分散均勻的過渡金屬基催化劑；另一方面，將POMsMIL-100(Fe)與三聚氰胺研磨、焙燒(碳化)，可以提高所得碳材料的石墨化程度，從而提高其傳遞電子能力，且金屬原子可以發揮其催化能力，最後形成形貌、結構獨特、石墨化程度較高，導電能力較強的碳材料，其電解水制氫性能更好，過程易於控制，製備成本低。