納米鎢氧化物析氫之應用

隨著時代進步與科技發展，能源已經成為影響人類社會的一個重要因素。 目前，煤炭、石油、天然氣等傳統能源在世界的經濟發展中依然佔有舉足輕重的作用，但是這些資源在地球上的儲量卻很有限，能源危機已經成為當前人類亟待解決的問題。

在眾多能源中，氫是一種清潔、可迴圈利用的物質，被認為是一種理想能源載體，電解水制氫是最有前景、最潔淨的制氫方法之一，傳統的可有效降低析氫過電位的電極材料主要為鉑系貴金屬，但是這些金屬材料在地球上的儲量稀少，價格昂貴，無法實現大規模的推廣。 因此，開發和研究一種高催化活性且成本價低的析氫電極具有重要的理論意義和實用價值。

諸多的研究已證實，鎢材料可以用於析氫反應的催化應用中，較多的學者致力於納米碳化鎢催化劑的研究，此外，還有學者在三氧化鎢上直接合成亞化學計量比的納米鎢氧化物WO_2.9，直接採用藍鎢取代貴金屬析氫。

採用一步氣相還原法，納米鎢氧化物的製備包括如下步驟：

(1)將0.5～2g三氧化鎢分散於10～50mL無水乙醇中球磨1～48h，然後用去離子水沖洗乾淨，自然風乾待用；

(2)取0.5～2g得到的風乾後三氧化鎢置於管式爐中的石英方舟內，以0.05～0.3L/min通入充分混合的載氣，反應30～120min，得到納米尺寸鎢氧化物顆粒；

(3)取出石英方舟，用蒸餾水和無水乙醇將石英方舟內得到的物質依次洗滌數次，60～100℃下乾燥1～3h，即得到納米鎢氧化物WO_2.9，其尺寸為50～200納米，形狀為橢球形納米顆粒、晶形為單斜相，用於電催化分解水制氫。

將0.1～0.5摩爾/升硫酸水溶液為電解液溶液，將鎢氧化物借助成膜劑溶液置於玻碳電極表面作為工作電極，以銀－氯化銀電極為參比電極、石墨棒電極為對電極，測試溫度為20～25℃；當其析氫過電位在-70mV時，電流密度為8～12mA/cm²；當過電位為-94mV時，電流密度可達到15～25mA/cm²。

結果證明，將納米尺寸鎢氧化物WO_2.9作為析氫電催化劑，結果表明其具有較好的析氫性能且過電位較低。當其析氫過電位在-70mV時，電流密度為10 mA/cm²，當過電位為-94mV時，電流密度可達到20mA/cm²，且合成方法簡單，得到的材料易於應用，有利於在工業化生產中推廣應用，用於氯堿工業、電解水工藝、太陽能電解水制氫以及電化學制氫等體系中的析氫材料。

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