微波加熱製備碳化鎢-炭氣凝膠複合材料

自1973年Levy和Boudart首次披露碳化鎢和鉑在催化性能方面的相似性之後，碳化鎢的催化性質引起科學界極大的興趣。迄今為止，對碳化鎢作為催化劑的應用已經有了廣泛的實驗和理論研究，結果表明其在一系列貴金屬催化的反應中具有良好的催化性能。

在燃料電池催化領域，由於貴金屬儲量少，價格貴，而碳化物的源金屬儲量豐富，因此，用碳化物有效地代替貴金屬是很有意義的研究。

碳化鎢的傳統製備工藝繼承於冶金工業，是在還原性氣氛中金屬、金屬氫化物或金屬氧化物和一定比例的碳直接反應，反應溫度通常高於1200℃。所得的產物比重大、細微性大，這種工業材料具有很低的比表面積，不適合用作催化劑或載體。

研究發現，炭氣凝膠是一種新型輕質納米級多孔性非晶碳素材料，具有比表面積大，孔徑寬及導電性能好等特點，與活性炭相比，炭氣凝膠的電導率很高 (約25～100S/cm)，且在一個很寬的溫度範圍內(50～300K)基本保持不變，其孔隙率為80％～98％，典型孔隙尺寸＜50nm，網路膠體顆粒尺寸3～20nm。作為唯一具有導電性質的氣凝膠，其在燃料電池、電化學超級電容器、鋰離子電池等電化學能量儲存與轉換領域的應用越來越廣泛。

因此，研究人員採用微波加熱製備碳化鎢-炭氣凝膠複合材料的方法。包括如下步驟：

將品質為0.42克的鎢酸鈉與1.1克的間二苯酚溶于20ml水中，然後加入15ml甲醛在40℃水浴攪拌後，加入0.01克碳酸鈉，然後放入密閉容器中在60℃ 烘箱內反應24h，得到紅棕色凝膠。待凝膠自然晾乾，粉碎研磨後置入功率為 1000W，頻率為2.45GHz的微波爐內，進行交替(35秒加熱、5秒間歇)微波碳浴加熱20min，冷卻後便得到碳化鎢-炭氣凝膠複合材料粉體。

研究結果所知，採用微波加熱製備碳化鎢-炭氣凝膠複合材料，具有加熱速度快、碳化時間短、操作簡單、能夠實現碳化鎢和炭氣凝膠的原位反應形成，得到的複合材料具備了各自的優點，在有良好催化性能的情況下，強化了三相介面的傳質效果，在多相催化領域有著廣闊的應用前景。

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