過(guò)渡金屬碳化物的微波制備及其催化性能研究.pdf

1、過(guò)渡金屬碳化物在許多催化反應(yīng)中表現(xiàn)出了類貴金屬的性質(zhì)，如涉氫反應(yīng)，肼分解反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)等，被譽(yù)為類貴金屬化合物，引起了廣泛的關(guān)注和研究。但是傳統(tǒng)的過(guò)渡金屬碳化物的制備需在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件極其苛刻，制備過(guò)程繁瑣，存在制備得到的碳化物比表面積低，顆粒尺寸大且易團(tuán)聚，暴露空氣前需要通惰性氣體鈍化等問(wèn)題。本研究采用微波輔助的化學(xué)氣相沉積法/熱解法制備了高分散，粒徑小的碳納米管/活性炭負(fù)載碳化物催化劑，用微型反應(yīng)器考察了其催化肼分解的反應(yīng)性

2、能；又將其作為鉑催化劑的載體，引入燃料電池電極反應(yīng)，研究了其對(duì)氧電化學(xué)還原的催化性能。主要研究成果如下： ⑴以羰基化合物為前體，采用微波輔助的化學(xué)氣相沉積法制備了碳納米管負(fù)載碳化鎢、碳化鉬催化劑。微波加熱法具有加熱溫度高、反應(yīng)速度快和合成的催化劑顆粒小等優(yōu)點(diǎn)。XRD測(cè)試結(jié)果表明制備出了碳化鎢、碳化鉬。透射電鏡觀察結(jié)果表明碳化鎢、碳化鉬在碳納米管外壁上分布均勻，顆粒大小為2～5 nm。隨著金屬擔(dān)載量的增加，碳化鎢顆粒在碳納米管上的

3、分布更加密集。當(dāng)金屬鎢的擔(dān)載量高達(dá)50％時(shí)，可以制備出碳化鎢包覆碳納米管復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的直接熱解法、碳熱氫還原法、程序升溫法等方法相比，微波輔助的化學(xué)氣相沉積法是一種更高效、節(jié)能和環(huán)保的新方法。把制備得到的碳納米管負(fù)載碳化鎢催化劑用于肼分解反應(yīng)，表現(xiàn)了較好的催化性能。 ⑵把碳納米管負(fù)載的碳化鎢復(fù)合材料作為鉑催化劑的載體，采用乙二醇還原法制備了Pt@WCx/CNTs催化劑。XRD表征顯示樣品中鉑和碳化鎢共存，高倍透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)

4、，鉑和碳化鎢均勻的分布在碳納米管外壁上，粒徑小于5 nm。在酸性溶液中，考察了樣品的氧還原催化性能，結(jié)果顯示碳納米管負(fù)載的碳化鎢催化劑對(duì)氧還原也有活性，而Pt@WCx/CNTs催化劑對(duì)氧還原有良好的催化性能，與傳統(tǒng)的Pt/CNTs催化劑相比，初始還原電位正移了50 mV，并且具有很好的氧還原選擇性和抗甲醇中毒能力。 ⑶以七鉬酸銨和六次甲基四胺形成的鉬鹽絡(luò)合物為前體，采用微波輔助加熱，一步熱分解制備了活性炭負(fù)載的碳化鉬催化劑。結(jié)果