碳化钨(WC)在催化领域中具有类铂催化性能,抗CO、H2S等中毒的能力。由于其催化性能与铂等贵金属仍存在较大差距,围绕如何提高碳化钨的催化性能以期替代或减少贵金属催化剂的使用是现在国内外研究的热点及难点。蒙脱石(MMT)是天然纳米尺度层状结构,具有表面电负性强、比表面积大、吸附性强及阳离子交换等特点。蒙脱石经剥离改性处理可获得纳米尺度的片层结构——纳米层。本文就是以纳米层的蒙脱石为载体,利用蒙脱石层间的特殊反应场所,较强的吸附性特性,成功地制备出高分散、小尺寸蒙脱石负载碳化钨的复合材料,并研究了其电化学性能。具体内容如下:(1)以氯化锂、正丁基锂、葡萄糖酸为剥离剂,采取离子交换和插层反应等方法剥离蒙脱石。结果表明,用氯化锂剥离后,样品由片层构成,分散性良好,蒙脱石(001)晶面的衍射峰峰位(2θ)向左偏移了 1.2°,相应的晶面间距增大了 0.27 nm,部分为薄层状结构,厚度5～10 nm,边缘发生了卷曲;正丁基锂剥离后,蒙脱石(001)晶面的衍射峰基本消失,层状结构遭到破坏,蒙脱石基本被剥离成了单层状结构,也有厚度10～15 nm的小片层;用葡萄糖酸剥离的蒙脱石层状结构无序度增加,蒙脱石的层堆积明显。对比三种方法所剥离的蒙脱石,氯化锂及正丁基锂对蒙脱石的剥离效果优于葡萄糖酸的剥离效果。(2)以氯化锂剥离的蒙脱石为载体,采用浸渍法与原位还原碳化法技术相结合制备出WC/MMT纳米复合材料。研究了复合材料的形成机理和制备工艺参数对样品的影响,结果表明,样品中WC、W2C的百分含量比、分散性随反应时间的改变而变化,其中,钨/蒙摩尔质量比为2～4,还原碳化时间为5h,温度为1073K是最优的制备条件。在此条件下得到的样品为较纯的六方WC、颗粒大小约为12nm,均匀地分散于蒙脱石片层表面。(3)研究了样品对甲醇的电催化氧化性能,结果表明样品在酸性、碱性体系中都具有一定的电催化活性。其中,碱性环境下的电催化性能要优于酸性体系。当钨/蒙摩尔质量比为2～4时,还原碳化时间为5h,样品对甲醇的电氧化活性最强,且蒙脱石与碳化钨存在明显的协同效应。(4)研究了样品对对硝基苯酚(PNP)电催化还原性能,结果表明在酸性环境下样品的电催化还原活性最强,样品对PNP的电还原过程主要是受吸附扩散控制,且当还原碳化时间6h时,样品的物相组成为WC+W2C,此时样品的电催化性能最好。这说明WC+W2C共存时对PNP电催化还原能力强于纯WC。综上所述,蒙脱石负载碳化钨这一表面自组装技术所构成的纳米复合材料是提高碳化钨电催化活性的有效方法。