【摘 要】
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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(W
【机 构】
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浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培训基地化学工程学院;
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(No.21376220);浙江省自然科学基金项目(No.LY16B060009,No.LY12B03008)资助
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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(Ep_f)和负扫峰电位(Ep_b)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.
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