碳載納米碳化鎢氧還原電催化劑

近年來，隨著新能源汽車的興起，科學界對的電化學還原反應進行了深入的研究，例如燃料電池，它是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾迴圈效應的限制，因此效率高，低污染。

在燃料電池研究中，為了得到高電流效率，氧還原反應必須在較低的過電位下發生，這就需要高效能的氧還原催化劑。在過往，鉑是性能最好的還原催化劑，它們的優點是高的催化活性、高電子傳導性和高度穩定性，缺點是昂貴的價格、易於毒化和選擇性差。

考慮燃料電池的商業化，需要尋找更廉價的催化劑，並要求其對雜質物和污染物有更好的“免疫”性， 同時不損失對氧還原的活性。多數新型氧還原催化劑只能催化氧還原的二電子過程，只有少數催化物直接四電子過程。所以，研究非鉑系催化劑或者用非貴金屬部分替代的鉑系催化劑的研究非常重要，例如碳化鎢。

相對於鉑，碳化鎢催化劑的儲量豐富、廉價、高效，但是對氧還原的催化性能仍不如鉑系催化劑。所以，許多學者致力於研究發掘碳化鎢的催化性能，例如有學者採用微波加熱法制取碳載納米碳化鎢氧還原電催化劑，其製備過程包括：

(1)將金屬鎢溶解在過氧化氫溶液中，加入穩定劑異丙醇，靜置，得到透明溶液；鎢與30體積％過氧化氫水溶液的重量比是1：5-200；異丙醇與30體積％過氧化氫水溶液的體積比是1：1—10；

(2)加入載體碳粉，攪拌均勻，得到均勻粘稠的油墨狀物；載體碳粉的品質與鎢品質比為1：1—100；

(3)油墨狀物在微波爐中進行間歇式微波加熱處理1—20分鐘，得到粉末；微波頻段在2.00—3.00GHz；

(4)將粉末置於微波爐中在氬氣氣氛中交替微波加熱處理1—120分鐘，微波頻段在 2.00—3.00GHz，得到碳載納米碳化鎢增強氧還原電催化劑。其中,載體碳粉的粒徑為20納米—200納米。這種尺寸的催化劑顆粒製備成燃料電池電極時可形 成內阻較小的薄層。

採用微波加熱法其製備過程方便安全，製備步驟的大大簡化，在製備過程中加入的碳粉充當載體和還原劑的雙重角色，其結構和負載型催化劑相同，可以提高催化劑的使用效率，降低催化劑的用量，具有成本效應。

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