论文部分内容阅读
本文全面综述了国内外在碳化钨催化材料制备、性能及应用方面的研究进展，通过磁控溅射物理气相沉积技术在金属镍基体上制备碳化钨纳米晶薄膜。
采用SEM、XRD表征手段，对碳化钨纳米晶薄膜的表面型貌、物相结构、化学组成等进行了研究，通过循环伏安、准稳态极化、恒电位阶跃法、电化学方法研究了碳化钨纳米晶薄膜电催化活性。
制备得到的薄膜具有纳米晶结构，由粒径为20～35 nm的晶粒构成，晶粒分布均匀，晶相结构为非化学计量比的碳化钨(WC1-x)。金属镍基体表面上沉积碳化钨薄膜经历了形核、成膜和生长三个过程，并研究了溅射参数对沉积碳化钨表面形貌、物相结构和化学组成的影响。
采用电化学方法研究硝基甲烷在纳米晶碳化钨薄膜电极上的电化学还原性能和反应机理。实验结果表明，碳化钨薄膜电极对硝基甲烷电化学还原反应具有较好的催化性能，当电极电位为-0.89 V(vs.SCE)时，硝基甲烷还原为甲基羟胺的电流达14.9mA/cm2，其反应表观活化能为12.3 kJ/mol。硝基甲烷在碳化钨薄膜电极上经过一步不可逆的电化学反应还原成甲基羟胺，其控制步骤是电极反应的电荷传递过程。
对硝基苯酚电化学还原在电位为-0.95 V(Vs.SCE)时，出现一个电流密度为6.0mA·cm-2还原峰，还原反应的表观活化能为12.0 kJ·mol-1；对硝基苯酚在这碳化钨薄膜电极上经过两步不可逆的电化学反应还原成对氨基苯酚，控制步骤为电极反应的电荷传递过程。
在碱性溶液电化学反应中，反映电极催化活性的a值为0.422～0.452 V，接近低超电势析氢材料，析氢交换电流密度为4.02～4.22×10-4 A/cm2，与铂电极在同一个数量级上；当超电势为263mV时，其析氢反应的活化能为45.62～45.77 kJ/mol。