碳化钨微纳米晶探究进展

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1、碳化钨微纳米晶探究进展　　摘要对碳化钨微纳米晶的研究进展进行了综述。系统的阐述了不同维度碳化钨微纳米晶的制备方法，讨论了目前存在的问题，并展望了未来的研究趋势。关键词碳化钨；合成方法；低温燃料电池中图分类号：TB383文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）15-0013-02碳化钨具有高强度、高硬度、良好的耐磨性和优异的化学稳定性，广泛应用于机加工刀具、矿山开采钻头、模具制造、海上耐蚀部件和化工反应容器等领域。Lin等人的研究表明碳化钨纳米晶具有像金刚石一样的不可压缩性。Levy，R.B.和M.Boudart发现碳化钨具有类铂的催化性

2、能。Pan等人对WC纳米管用第一性原理计算发现，由于W-C键的结合能适中使得其由良好的储氢能力，储存的H2的键长变长，也就是说WC有催化氢氧化的功能。传统上碳化钨是由单质钨或者三氧化钨与碳经过高温反应，比表面积很小。因此碳化钨微纳米晶就成为研究的热点。1碳化钨微纳米晶的制备1.1零维碳化钨微纳米晶的制备6关于零维碳化钨微纳米晶制备的报道最多，主要有纳米量子点和多孔微纳米球，量子点主要用于助催化剂，而多孔微球则主要用于催化剂或者催化剂载体。零维的碳化钨微纳米晶制备方法也多种多样，Shen等人用双氧水溶解单质钨，加入多壁碳纳米管搅拌24h，微波干燥（5s

3、开，5s关）得到吸附有钨酸的多壁碳纳米管前驱体，以多壁碳纳米管的碳为碳源，微波加热15min（2min开1min关）或者直接加热10min，原位生成的碳化钨纳米晶10nm-20nm，均匀分散在碳纳米管上；将葡萄糖和偏钨酸铵水溶液在反应釜内170℃保温12h，得到前驱体，加热至950℃在Ar气氛中保温2h，H2中保温1h，得到了比表面积高达256m2/g的多孔碳化钨微球。葡萄糖分子将APT吸附在表面，靠氢键聚成微球状，高温下APT分解为WO3，葡萄糖裂解生成的碳将WO3原位还原碳化，得到多孔的碳化钨微球。Lee等人采用sol-gel用AMT、间苯二酚和

4、甲醛的水溶液在94℃回流24h得到凝胶，干燥后在900℃Ar保护下加热1h，H2中保温2h，得到了W2C多孔微球，间苯二酚与甲醛发生聚合反应，形成微球，AMT均匀分散其中，高温下高聚物分解生成的碳与AMT分解产生的WO3反应，由于前驱体中有机物占据了一定体积，分解后就形成了孔洞，所以最终得到的是W2C多孔微球。Giordano等人将尿素、WCl4的乙醇溶液蒸干得到的玻璃状前驱体在N2保护下800℃煅烧3h得到了粒径为20nm-406nm的WC纳米晶，通过调整尿素的用量，还可以得到W2N和单质钨，用同样的方法，他还成功制备了钼、钛、钒、铌、镓和铬的碳化

5、物和氮化物纳米晶。1.2一维碳化钨微纳米晶的制备一维碳化钨纳米晶主要有纳米线、纳米链、纳米带和纳米管，Wang等人通过将WCx在500℃-700℃退火0.25h-2.5h，得到了直径10nm-15nm、长度100nm-300nm的纳米线。Gedanken等人将磷钨酸和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）制得的前驱体在密闭容器中加热至1000℃，保温10h，急冷后所得产物有直径30-50nm、长度200-500nm的纳米带，将酸处理过的羰基钨与镁在密封容器内加热至900℃保温3h得到了碳化钨纳米管，将羰基钨置于密封容器在900℃反应3h得到了碳化钨纳米线。

6、Shen等人以偏钨酸铵为钨源、葡萄糖为碳源，CTAB为模板在180℃水热24h得到前驱体，在N2/H2混合气体中900℃反应3h得到了多孔的碳化钨纳米链；Keller等人以多壁碳纳米管为模板和碳源，使MWCNTs吸附足够量的APT，干燥后将其在真空中1300℃保温7h得到了碳化钨纳米管1.3二维碳化钨微纳米晶的制备有关二维碳化钨纳米片和纳米盘制备的相关报道不是很多，Gedanken等人将磷钨酸和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）制得的前驱体在密闭容器中加热至1000℃，保温10h，急冷后所得产物有直径55nm左右的纳米6盘，这些纳米盘可能是断了的纳米带

7、；将羰基钨与钠在密封容器内加热至900℃保温3h得到了碳化钨纳米片。1.4三维碳化钨微纳米晶的制备三维碳化钨微纳米晶的制备主要采用模板法，Bosco等人用不同粒径的PMMA微球浸渍AMT的甲醇溶液干燥后在N2/CH4/H2中825℃反应6h得到了具有不同孔径的三维有序微孔碳化钨。2碳化钨微纳米晶的应用进展2.1在燃料电池方面应用进展燃料电池由于其能量转化率高、废气噪音排放量小，积木化强和负荷响应快、运行质量高等优势在新能源开发利用方面受到广泛关注。碳化钨可以作为低温燃料电池（PEMFCs、DMFCs和MFCs等）的阴极和阳极催化剂、催化剂载体。Pt具

8、有优良的催化活性，但存在成本高、易中毒等问题。Yang等人利用机械化学合成法制备的WC用于高聚物电解质燃料电