采用常 規(guī)方法進(jìn)行析氫線性掃描測(cè)試。
[0037] 圖1為產(chǎn)品的電子照片，可以看出所制備的鎢氧化物為深藍(lán)色粉末。
[0038] 圖2為實(shí)施例1所制備的鎢氧化物膜以及對(duì)比實(shí)驗(yàn)樣品膜作為工作電極的析氫線 性掃描曲線。其中：曲線1是以實(shí)施例1所制備鎢氧化物膜為工作電極，銀-氯化銀電極為 參比電極，石墨棒為對(duì)電極，氫氣飽和0. 5摩爾/升硫酸溶液為電解液，測(cè)試溫度為25 °C，掃 描速度為50毫伏/秒測(cè)試條件下的線性掃描曲線。曲線2是以對(duì)比實(shí)驗(yàn)中三氧化鎢膜為 工作電極，銀-氯化銀電極為參比電極，石墨棒為對(duì)電極，氫氣飽和〇. 5摩爾/升硫酸溶液 為電解液，測(cè)試溫度為25°C，掃描速度為50毫伏/秒測(cè)試條件下的線性掃描曲線。曲線3 是以對(duì)比實(shí)驗(yàn)中玻碳電極為工作電極，銀-氯化銀電極為參比電極，石墨棒為對(duì)電極，氫氣 飽和0. 5摩爾/升硫酸溶液為電解液，測(cè)試溫度為25°C，掃描速度為50毫伏/秒測(cè)試條件 下的線性掃描曲線。
[0039] 從圖2可知，鶴氧化物膜作為工作電極在析氫過(guò)電位為_(kāi)70mV時(shí)，電流密度為 10mA/cm2;當(dāng)過(guò)電位為-94mV時(shí)，電流密度可達(dá)到20mA/cm2,證明了鎢氧化物具有優(yōu)秀的 電催化析氫活性。三氧化鎢膜為工作電極在析氫過(guò)電位為_(kāi)673mV時(shí)，電流密度才能達(dá)到 lOmA/cm2,同時(shí)玻碳電極為工作電極時(shí)在掃描范圍內(nèi)沒(méi)有析氫活性，這說(shuō)明了電催化析氫 的活性是來(lái)源于所制備的鎢氧化物納米顆粒。
[0040] 圖3所示為實(shí)施例1中所制備電極在CHI660電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司） 上所測(cè)試的計(jì)時(shí)電流曲線。測(cè)試條件：三電極體系，〇. 5摩爾/升硫酸溶液為電解質(zhì)溶液，實(shí) 施例1所制備的鎢氧化物膜為工作電極，銀-氯化銀電極為參比電極，石墨棒為輔助電極， 持續(xù)電壓為-l〇〇mV，持續(xù)電解時(shí)間為10000s。從圖3曲線結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明所制 備的鶴氧化物膜作為工作電極在過(guò)電位為-IOOmV下恒電位持續(xù)電解10000s，析氫電流密 度最初為20. 2mA/cm2,測(cè)試結(jié)束后變?yōu)?9. OmA/cm2?？梢钥闯鰪臏y(cè)試初到測(cè)試后的析氫電 流密度只有微弱降低。證明采用本發(fā)明所制備的鎢氧化物膜作為電極具有較好的穩(wěn)定性。
[0041] 圖4為產(chǎn)品的X射線衍射圖譜，經(jīng)鑒定為W02.9。曲線是實(shí)施例1所制備的鎢氧化 物在掃描速度為3° /min，掃描范圍為10°~70°的X射線衍射圖譜。
[0042] 圖5為產(chǎn)品的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)近邊譜。其中：曲線1是以實(shí)施例1所制備鎢 氧化物W02.9，曲線2是對(duì)比實(shí)驗(yàn)中三氧化鎢，曲線3為標(biāo)準(zhǔn)樣品鎢粉。
[0043] 通過(guò)圖5可知，鎢氧化物W02.9的吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)近邊譜與三氧化物類(lèi)似，而與鎢粉 有較大不同。說(shuō)明其在價(jià)態(tài)與電子結(jié)構(gòu)上與鎢粉相差較大，與三氧化物較為相近。
[0044]圖6為產(chǎn)品的R空間圖譜，是對(duì)X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜的擴(kuò)展邊進(jìn)行傅立葉變換 獲得，可定性分析產(chǎn)品的微觀配位信息。其中：曲線1是以實(shí)施例1所制備鎢氧化物，曲線 2是對(duì)比實(shí)驗(yàn)中三氧化鶴，曲線3為標(biāo)準(zhǔn)樣品鎢粉。
[0045] 通過(guò)比較圖6中曲線可知，鎢氧化物的擴(kuò)展邊傅立葉變換結(jié)果與三氧化物類(lèi)似， 而與鎢粉有較大不同。鎢氧化物與三氧化物均僅在0~丨A范圍內(nèi)出峰，而鎢粉則主要在3A 附近出峰，說(shuō)明鎢氧化物的配位信息與三氧化物較為類(lèi)似，主要為鎢氧鍵，而非鎢粉中的鎢 鎢鍵。
[0046] 圖7為產(chǎn)品的掃描電鏡圖，通過(guò)觀察樣品形貌，其直徑為100納米左右的納米顆 粒。
[0047] 與現(xiàn)有的電催化析氫材料制備方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：合成過(guò)程簡(jiǎn)單，原 材料選擇廣泛，成本低廉，電催化析氫活性高。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 將0. 5g 103分散于IOmL無(wú)水乙醇中球磨48h，將球磨后的粉體裝入石英方舟；將 石英方舟推入管式爐中央熱區(qū)位置，并封上法蘭盤(pán)；將氫氣與氬氣經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后 (氫氣流量為〇. 〇3L/min，氬氣流量為0. 27L/min)充分混合后進(jìn)入管式爐；以5°C/min的速 率將管式爐升溫至300°C，恒溫處理60min ;然后，自然冷卻到室溫，取出石英方舟，用蒸餾 水和無(wú)水乙醇將方舟內(nèi)物質(zhì)依次洗滌數(shù)次，l〇〇°C干燥lh，即得到納米尺寸鎢氧化物粉體。 特征和性能與實(shí)施例1類(lèi)似。
[0050] 實(shí)施例3
[0051] 將2. Og WO3分散于50mL無(wú)水乙醇中球磨lh，將球磨后的粉體裝入石英方舟；將 石英方舟推入管式爐中央熱區(qū)位置，并封上法蘭盤(pán)；將氫氣與氬氣經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后 (氫氣流量為〇. 〇〇5L/min，氬氣流量為0. 045L/min)充分混合后進(jìn)入管式爐；以5°C /min 的速率將管式爐升溫至600°C，恒溫處理120min ;然后，自然冷卻到室溫，取出石英方舟，用 蒸餾水和無(wú)水乙醇將方舟內(nèi)物質(zhì)依次洗滌數(shù)次，l〇〇°C干燥lh，即得到納米尺寸鎢氧化物粉 體。特征和性能與實(shí)施例1類(lèi)似。
[0052] 本發(fā)明所得到的材料應(yīng)用于電催化析氫。制備的鎢氧化物納米顆粒應(yīng)用于電催化 析氫的三電極測(cè)試體系是在常溫常壓下進(jìn)行的，其中使用所制備鎢氧化物借助Nafion成 膜的玻碳電極作為工作電極，銀-氯化銀電極為參比電極，石墨棒為對(duì)電極，氫氣飽和0.5 摩爾/升硫酸溶液為電解液，測(cè)試溫度為25°C。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本 發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米鎢氧化物，其特征在于，所述鎢氧化物的分子式為WO2.9，尺寸為50~200納 米，形狀為橢球形納米顆粒、晶形為單斜相。2. -種納米鎢氧化物的一步氣相還原制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將0. 5~2g三氧化鶴分散于10~50mL無(wú)水乙醇中球磨1~48h，然后用去離子 水沖洗干凈，自然風(fēng)干待用； (2) 取0.5~2g步驟（1)得到的風(fēng)干后三氧化鎢置于管式爐中的石英方舟內(nèi)，以 0. 05~0. 3L/min通入充分混合的載氣，反應(yīng)30~120min，得到納米尺寸鶴氧化物顆粒； 所述管式爐的溫度為300~600°C，所述載氣是氬氣與氫氣的混合氣； (3) 取出石英方舟，用蒸餾水和無(wú)水乙醇將石英方舟內(nèi)得到的物質(zhì)依次洗滌數(shù)次， 60~KKTC下干燥1~3h，即得到納米鎢氧化物WO 2.9，其尺寸為50~200納米，形狀為橢 球形納米顆粒、晶形為單斜相。3. 權(quán)利要求1所述納米鎢氧化物的應(yīng)用，其特征在于，所述納米鎢氧化物用于電催化 分解水制氫。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，應(yīng)用方法如下：0. 1~0. 5摩爾/升硫酸水 溶液為電解液溶液，所述鎢氧化物借助Naf ion成膜劑溶液置于玻碳電極表面作為工作電 極，以銀一氯化銀電極為參比電極、石墨棒電極為對(duì)電極，測(cè)試溫度為15~25°C ;當(dāng)其析氫 過(guò)電位在-70mV時(shí)，電流密度為8~12mA/cm2;當(dāng)過(guò)電位為-94mV時(shí)，電流密度可達(dá)到15~ 25mA/cm 2〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種納米鎢氧化物及其一步氣相還原制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用三氧化鎢為鎢源，通過(guò)氣相還原法，將三氧化鎢還原為亞化學(xué)計(jì)量比的納米尺寸鎢氧化物WO2.9。該方法操作簡(jiǎn)便，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，原料易得，制備成本較低，反應(yīng)周期短，可重復(fù)性高。這種材料應(yīng)用在電催化析氫中表現(xiàn)出優(yōu)異的析氫性能，其析氫過(guò)電位在-70mV時(shí)，電流密度為8～12mA/cm2；當(dāng)過(guò)電位為-94mV時(shí)，電流密度可達(dá)到15～25mA/cm2。本發(fā)明的鎢氧化物不僅可作為析氫催化劑，還可以用于氯堿工業(yè)、電解水工藝、太陽(yáng)能電解水制氫以及電化學(xué)制氫等體系中的析氫材料。
【IPC分類(lèi)】B82Y30/00, C01G41/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104961159
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510399021
【發(fā)明人】楊化桂, 李宇航
【申請(qǐng)人】華東理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日