[发明专利]一种纯相多边形W2

说明书

本发明提供一种纯相多边形W₂C纳米材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1）将钨源与乙二醇混合搅拌均匀，得第一溶液；2）将碳源与乙二醇和水混合搅拌均匀，得第二溶液；3）将第一溶液与第二溶液混合搅拌均匀，得悬浊液，分离出固体；4）将步骤3）得到的固体于还原气氛下热处理，得到纯相多边形W₂C纳米材料。根据上述方法，可以在无毒无害无有机物加入的条件下制得纯相、高表面积、高活性W₂C纳米材料。

技术领域

本发明属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种环境友好型制备纯相多边形结构 W₂C纳米材料的方法。

背景技术

碳化钨(WC和W₂C)由于具有与Pt类似的d带电子态密度，是铂基催化剂的有力替代品，可广泛用于电解水氢析出半反应(HER)，以提高其反应效率。近年来，尤其是 Wirth等人于2012年进行的一系列IVB-VIB过渡金属碳化物在酸性条件下的性能研究指出，碳化钨具有最佳的催化活性，甚至优于已应用于商业全矾氧化还原液流电池与电解水联合制氢析氢端的商用Mo_xC，具有重要商业价值。且在之后的大量研究中，Lee课题组通过理论计算得到，W₂C具有比WC更高的催化活性，该研究结果发表在Nature Communication上，这为纯相W₂C纳米材料在商业化电解水产氢中的应用打开了一扇门。

然而，W₂C常作为合成WC的副产物，且在1250℃热力学不稳定，因此纯相W₂C 的合成具有挑战性，鲜少报道。且W₂C的合成需要使用高温(1000K)，易造成W₂C晶体过度生长，导致材料活性中心纳米化程度降低，影响其催化性能。具有高比表面积的W₂C 纳米材料可以暴露更多的催化活性点，也将有利于和促进催化反应的进行。因而，该领域迫切需要一种合成高比表面积纯相W₂C纳米材料的制备方法。

发明内容

本发明旨在克服现有碳化钨材料比表面积小、活性低且高活性W₂C纳米材料难合成等缺陷，提供一种具有高HER活性的纯相多边形W₂C纳米材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种具有高HER活性的纯相多边形W₂C纳米材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)将钨源与乙二醇混合搅拌均匀，得第一溶液；

2)将碳源与乙二醇和水混合搅拌均匀，得第二溶液；

3)将第一溶液与第二溶液混合搅拌均匀，得悬浊液，分离出固体；

4)将步骤3)得到的固体于还原气氛下热处理，得到纯相多边形W₂C纳米材料。