一种碳化钨/多孔碳复合材料及其制备方法和在电化学产氢中的应用技术

本发明专利技术公开了一种碳化钨/多孔碳复合材料及其制备方法和在电化学产氢中的应用，所述的碳化钨/多孔碳复合材料具有纳米尺寸效应、高的多孔性，碳化钨与异类杂原子掺杂的多孔碳材料结合紧密且能够协同催化，提高了稳定性。因此所述复合材料在电化学产氢过程中表现出良好的催化特性，以及贵金属所不具备的良好稳定性。实现了能量的高效利用。本发明专利技术方法制备过程简单，并且采用了自然界中丰富的钨作为原料，实现了对钨资源的有效利用。

A Tungsten Carbide/Porous Carbon Composite Material and Its Preparation Method and Application in Hydrogen Production

The invention discloses a tungsten carbide/porous carbon composite material and its preparation method and application in electrochemical hydrogen production. The tungsten carbide/porous carbon composite material has nano-size effect and high porosity. Tungsten carbide is closely combined with porous carbon material doped with heteroatoms, and can synergistically catalyze and improve stability. Therefore, the composite material exhibits good catalytic properties in the process of electrochemical hydrogen production and good stability that noble metals do not possess. It realizes the efficient utilization of energy. The preparation process of the method is simple, and the rich tungsten in nature is used as raw material to realize the effective utilization of tungsten resources.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化钨/多孔碳复合材料及其制备方法和在电化学产氢中的应用
本专利技术主要涉及电化学产氢
，具体涉及一种碳化钨/多孔碳复合材料及其制备方法和在电化学产氢中的应用。
技术介绍
随着传统化石燃料(煤，石油，天然气)资源的日益枯竭，寻找新的可再生的清洁能源成为目前人们研究的主要课题。氢气分子因其具有高的单位质量能量密度，在释放能量的过程中只产生水这一无污染的产物，因而是一种极具潜力的清洁能源，而且对于制氢和储氢的探索也一直在进行。电化学产氢被认为是一种有效制备氢气的方法，其中，铂是目前公认的电化学催化产氢过程中最有效的催化剂，其在电化学分解水产氢过程中效果极佳，但由于铂在地球上的储量极低，因此，除去降低铂用量以及尽量减小铂颗粒的尺寸并保持其高活性的方法外，寻找非贵金属的铂的替代品一直是研究的热点内容。非贵金属化合物碳化钨因碳嵌入高度有序的钨的晶格之中，使得金属钨具有与铂相似的外层电子结构，并且具有较好的电催化产氢效果而受到人们的广泛关注。此外，增强非贵金属催化剂在电催化过程中的稳定性也是目前研究的主要课题。在电化学催化产氢过程中，现有的催化剂与催化剂载体之间存在作用力不强的问题，催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化钨/多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)混合钨源、锌盐、有机溶剂与二甲基咪唑，进行溶剂热反应，制备得到焙烧前驱体；2)焙烧步骤1)中制备得到的焙烧前驱体，制备得到碳化钨/多孔碳复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳化钨/多孔碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)混合钨源、锌盐、有机溶剂与二甲基咪唑，进行溶剂热反应，制备得到焙烧前驱体；2)焙烧步骤1)中制备得到的焙烧前驱体，制备得到碳化钨/多孔碳复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：3)提纯步骤2)中制备得到的碳化钨/多孔碳复合材料。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，所述钨源选自钨酸，钨酸钠，磷钨酸和磷钨酸铵中的至少一种；优选为钨酸和/或磷钨酸铵。优选地，在步骤1)中，所述锌盐选自乙酸锌，硝酸锌和氯化锌中的至少一种；优选为乙酸锌和/或硝酸锌。优选地，在步骤1)中，所述锌盐、钨源和二甲基咪唑的摩尔比为(3-4):(1-2):(6-7)。优选为(2-4):1:(4-5)。优选地，在步骤1)中，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺，或N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇和乙醇的混合溶液，或乙醇和乙二醇的混合溶液；优选地，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺溶液。优选地，所述乙二醇和乙醇的体积比为(1-2):1。优选地，所述N,N-二甲基甲酰胺、乙二醇和乙醇的体积比为(2-3):(1-2):1。优选地，在步骤1)中，所述二甲基咪唑在有机溶剂中的浓度为0.175-0.375mol/L。优选地，在步骤1)中，所述溶剂热反应的温度为120-180℃，优选为140-160℃；所述溶剂热反应的时间为48-150小时，优选为60-120小时。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤1)具体包括如下步骤：将一定摩尔比的锌盐和钨源溶于N,N-二甲基甲酰胺，得到混合溶液，加入二甲基咪唑配体，搅拌一定时间(例如0.5-3小时)，加热至160℃，保持一段时间(例如48小时)，冷却，离心，干燥，制备得到焙烧前驱体；或者，将一定摩尔比的锌盐和钨源溶于N,N-二甲基甲酰胺与乙二醇和乙醇的混合溶液中，得到混合溶液，加入二甲基咪唑配体，在120℃下保持一定时间(例如72小时)，冷却，离心，干燥，制备得到焙烧前驱体；或者，将一定摩尔比的锌盐和钨源溶于乙二醇和乙醇的混合溶液中，得到混合溶液，加入二甲基咪唑配体，在150℃下保持一定时间(例如60小时)，冷却，离心，干燥，制备得到焙烧前驱体。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，毋欣，张华彬，康遥，张健，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35