掺氮碳化钨的制备及其电催化性能的研究

• 作者: 施梅勤 李影影 杨翩翩 马淳安 黄丽珍
• 来源期刊: 电化学
• 学科: 化学
• 关键词: 碳化钨 氮掺杂 异质界面 交换电流密度 速率常数
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 63-71
• 页数: 9页
• 分类号: O646
• 语种: 中文
• DOI: 10.13208/j.electrochem.170222

摘要

碳化钨是一种具有应用前景的电催化剂,本文尝试对碳化钨的非金属位进行氮掺杂,以钨酸钠为钨源,经由中间体氮化钨(WN),并在一氧化碳气体中进行渗碳后合成掺氮的碳化钨纳米片(WN|WC)通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测发现,WN|WC纳米片尺寸均匀,碳原子进入WN晶格中形成具有密排六方结构的WC晶相,并和WN的晶格条纹紧密联结而形成异质结构.X射线衍射(XRD)结果显示碳化后的样品中含有WN和WC两种晶型,XPS结果进一步表明WN|WC表面形成了WN和WC的异质结构.为讨论氮元素掺杂对电催化性能的影响,本文通过微波辅助加热法负载少量铂制备Pt/WN|WC催化剂,并以甲醇氧化为指针反应,纯相碳化钨和商用铂碳材料(Pt/C)等为对比样,评价了Pt/WN|WC催化剂的电化学性能.电化学测试表明,该催化剂甲醇氧化的电流密度是商业Pt/C的3倍,具有较高的交换电流密度和速率常数,且经过200周的循环伏安扫描后,正扫峰电位(Epf)和负扫峰电位(Epb)仍保持稳定,结果表明氮的掺杂改变了碳化钨表面的电子状态,形成了WN和WC的异质界面,有利于催化性能的提高.