鎢源對碳化鎢粉末性能的影響

 碳化鎢粉末（WC粉末）是一種新型功能材料，具有與貴金屬鉑（Pt）相類似的電催化性能、較强的抗一氧化碳（CO）中毒能力、較高的導電性和選擇性等優點，未來有望部分或者完全替代Pt等貴金屬作爲燃料電池電催化劑。

從化學的角度上來看，WC粉末的電催化性能除了與生産工藝和工藝參數有關之外，還與原材料種類密切相關。由于不同的鎢源製備出來的WC粉末的分散性和顆粒尺寸不一樣，所以Pt-WC催化劑的電催化活性也存在較大的區別。

碳化鎢粉末的生産步驟：在以碳納米管爲載體，檸檬酸爲絡合劑的前提下，分別以偏鎢酸銨（AMT）、鎢酸鈉（ST）及仲鎢酸銨（APT）爲鎢源，利用水熱法製備前驅體（鎢酸和碳納米管複合物）；然後將所得的前驅體放入高溫管式爐中，采用程序升溫法進行煆燒，除去碳納米管，得到氧化鎢中間體，隨之在950℃的氮氣氣氛中通入碳源進行碳化，得到WC粉末。

不同原料製備的碳化鎢粉的XRD和SEM圖（圖源：ZHU Yisong/Nonferrous Metals Science and Engineering）

研究表明：以AMT爲原料製備的WC粉末較爲分散，呈類球狀，尺寸較小，約100nm，且分布較均勻，而以ST爲原料製備的WC粉末有明顯的團聚，粒度分布較大，在100~500nm之間；以APT爲原料製備的WC粉末的分散性較差，嚴重團聚，且尺寸較大，在500nm以上。

碳化鎢粉如何載鉑？稱取適量的WC粉末置于燒杯中，加入一定量的氯鉑酸和蒸餾水，接著超聲，然後滴加氫氧化鈉調節pH值，攪拌均勻後逐滴加入硼氫化鈉水溶液；最後將懸浮液抽濾乾燥，得到Pt-WC催化劑。

不同原料製備的Pt-WC在硫酸中的CV曲綫圖（圖源：ZHU Yisong/Nonferrous Metals Science and Engineering）

研究表明，以偏鎢酸銨作爲鎢源製備的Pt-WC催化劑的電催化性能最好，鎢酸鈉的次之，仲鎢酸銨的最差，主要是歸因于AMT製備的WC粉末分散性良好、呈類球狀和尺寸較小，所以電化學活性表面積較大。以AMT爲原料製備的Pt-WC催化劑在硫酸體系中的峰電流密度明顯高于ST和APT的，在硫酸甲醇體系中的峰電流密度也明顯高于ST和APT的。

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