碳纳米管负载碳化钨及其性能研究(2)
3.5.4. Pd/30%WCMH3在不同KOH浓度中的循环伏安测试 26
3.5.5. 峰值电流~KOH浓度图 27
3.5.6. 线性伏安扫描图 27
3.5.7. TAFEL曲线 28
4. 结论 32
致 谢 33
参考文献 34
1. 绪论
1.1. 直接乙醇燃料电池背景简介
燃料电池是一种化学的发电装置，它会按照化学的方式直接将化学能转化成电能；燃料电池具有高效、环境友好、安静、可靠性高、能量密度高、操作方便等优点被认为是21世纪清洁和高效的发电技术。直接乙醇燃料电池（DEFC）的研究在近几年有了较大的发展。但由于催化剂活性比较低，想达到较高的催化活性则催化剂中贵金属使用的量就会增加，从而提高了DEFC的制作成本。因此研究新的催化剂的组成及新型载体，发展催化剂的制备技术，提高贵金属的利用率，对降低DEFC的成本，以及促进其商业化应用具有很重要的意义。
1.2. 催化剂
电催化剂不仅要像多相催化剂那样，对特定的电化学反应有良好的催化活性，高选择性，而且应能在一定的电位范围内耐受电解质的腐蚀，同时具有良好的电子导电性。对燃料电池，电催化剂具有加速电化学电极反应和抑制副反应的作用，性能良好的催化剂尤为重要，它决定着大电流密度放电时的电池特性，运行寿命和成本。
1.2.1. WC催化剂
碳化钨(WC)合金最早是由德国的Shooter于1923年发明的。碳化钨基硬质合金具有特殊的耐腐蚀性、高硬度、优良的断裂韧性和抗压强度, 有现代工业牙齿之称，98%以上的硬质合金中都含有WC。为了进一步提高WC硬质合金的力学性能，最佳的途径是将其晶粒度细化，合金的晶粒越细，其缺陷越小，当晶粒小于0.1μm时，几乎没有缺陷，这种硬质合金既具有高的硬度和耐磨性，又具有高的强度和韧性。
另外，碳化钨因其具有类似铂的表面电子特性，因此被用来代替铂等贵金属作为催化剂应用在某些有机反应中，可用于加氢脱氢异构化等反应，因其奇特的类Pt、Pd电催化活性，可成为贵重金属的替代品，用作酸性燃料电池中的氢电极和电解合成中的活性阴极材料，为开发新型廉价高催化活性的析氢材料提供了新的途径。WC的制备方法、表面组成与结构等对催化活性均存在较大的影响，目前最行之有效的方法是将WC晶粒细化，达到微米及纳米级以增大其反应的真实表面积，提高WC及其复合物的催化活性。
自上世纪70年代过渡金属W、Mo的碳化物被发现具有类Pt贵金属的催化性能以来，WC材料作为潜在的替Pt族催化材料越来越多地应用于多相催化和电催化领域。WC的表面电子结构与Pt类似，对H2、H2O和甲醇(CH3OH ) 氧化均表现出优异的催化氧化性能。在酸性体系中，WC对氢离子化反应的电催化具有优良的化学惰性和催化活性，不受任何浓度的CO和几个ppm的H2S中毒，可用作酸性燃料电池中的氢电极和电解合成中的活性阴极材料。
1.2.2. WC催化剂制备方法
（1） 固相法
固相法是传统的粉体制备方法，主要以球磨法为代表 一般采用W粉或其氧化物为原料，在高温球磨作用下，通过反应获得纳米粉体，主要有高能球磨法机械化学反应法燃烧法微波烧结法等，具有成本低、产量高、制备工艺简单等特点，适合一些对粉体纯度和粒度要求不太高的场合。
a) 高能球磨法
球磨法作为传统工业生产方法，由于设备简单成本低等原因，在工业中得到了最广泛的应用 目前，以W粉和炭黑为原料，工业化WC产品的细颗粒粒度仅为 ，尚不能满足纳米硬质合金原料的要求。