【摘 要】
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碳化钨(WC)具有类铂的催化性能和一定的抗CO中毒能力,但与铂的性能相比仍存在较大差距。制备微纳粉体是提高碳化钨催化活性的一种有效途径。本文试图从维度入手,制备零维、一
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碳化钨(WC)具有类铂的催化性能和一定的抗CO中毒能力,但与铂的性能相比仍存在较大差距。制备微纳粉体是提高碳化钨催化活性的一种有效途径。本文试图从维度入手,制备零维、一维和二维等不同维度的碳化钨纳米材料,重点考察了前驱体结构形成机理、碳化过程中工艺参数对物相和形貌的控制和影响,并结合不同维度纳米材料的催化性能,研究了碳化钨微纳结构与性能之间的联系。具体开展了以下几个方面的工作:(1)以草酸为结构导向剂通过水热法合成了钨酸(H2WO4)纳米片,并还原碳化为碳化钨纳米片。实验中发现,碳化温度、时间、反应气氛比均对产物结构和物相有直接影响,在700℃碳化6小时得到介孔结构的WC/W2C纳米片,750℃碳化6小时得到WC纳米片,而850℃碳化6小时则得到WC纳米颗粒。(2)以氯化钠为添加剂通过水热法制备了三氧化钨(W03)纳米棒,利用葡萄糖为碳源经过二次水热反应对W03纳米棒进行碳包覆,经750℃还原碳化6小时得到碳化钨纳米棒和部分包含WC/W的碳纳米管结构。(3)实验中以钨酸钠和硫酸亚铁溶液为原料,在柠檬酸还原作用下利用喷雾干燥技术得到微米级的钨酸铁(FeW04)球状粉体,经900℃还原碳化得到表面褶皱的WC/Fe3W3C微球,实现了碳化钨中铁的掺杂。(4)利用循环伏安技术测试了不同碳化钨材料在甲醇溶液中的催化性能,所有样品在酸性条件下对甲醇的电催化氧化均表现出一定的活性,其中一维纳米结构的WC/W/C纳米棒具有最佳的催化性能,二维结构的WC/W2C介孔纳米片和WC纳米片也有较好的催化性能,且均优于碳化钨纳米颗粒。这说明合理控制碳化钨纳米材料的形貌、尺寸大小和维度可有效地提高其催化性能。
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