磁控濺射法制備納米晶碳化鎢及其電催化性能的研究.pdf

1、本文全面綜述了國內(nèi)外在碳化鎢催化材料制備、性能及應(yīng)用方面的研究進展，通過磁控濺射物理氣相沉積技術(shù)在金屬鎳基體上制備碳化鎢納米晶薄膜。 采用SEM、XRD表征手段，對碳化鎢納米晶薄膜的表面型貌、物相結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成等進行了研究，通過循環(huán)伏安、準穩(wěn)態(tài)極化、恒電位階躍法、電化學(xué)方法研究了碳化鎢納米晶薄膜電催化活性。 制備得到的薄膜具有納米晶結(jié)構(gòu)，由粒徑為20～35 nm的晶粒構(gòu)成，晶粒分布均勻，晶相結(jié)構(gòu)為非化學(xué)計量比的碳化鎢(W

2、C1-x)。金屬鎳基體表面上沉積碳化鎢薄膜經(jīng)歷了形核、成膜和生長三個過程，并研究了濺射參數(shù)對沉積碳化鎢表面形貌、物相結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的影響。 采用電化學(xué)方法研究硝基甲烷在納米晶碳化鎢薄膜電極上的電化學(xué)還原性能和反應(yīng)機理。實驗結(jié)果表明，碳化鎢薄膜電極對硝基甲烷電化學(xué)還原反應(yīng)具有較好的催化性能，當(dāng)電極電位為-0.89 V(vs.SCE)時，硝基甲烷還原為甲基羥胺的電流達14.9mA/cm2，其反應(yīng)表觀活化能為12.3 kJ/mol。硝

3、基甲烷在碳化鎢薄膜電極上經(jīng)過一步不可逆的電化學(xué)反應(yīng)還原成甲基羥胺，其控制步驟是電極反應(yīng)的電荷傳遞過程。 對硝基苯酚電化學(xué)還原在電位為-0.95 V(Vs.SCE)時，出現(xiàn)一個電流密度為6.0mA·cm-2還原峰，還原反應(yīng)的表觀活化能為12.0 kJ·mol-1；對硝基苯酚在這碳化鎢薄膜電極上經(jīng)過兩步不可逆的電化學(xué)反應(yīng)還原成對氨基苯酚，控制步驟為電極反應(yīng)的電荷傳遞過程。 在堿性溶液電化學(xué)反應(yīng)中，反映電極催化活性的a值為0.