黑色氧化钨纳米纤维提高铂催化剂性能

近日,韩国淑明女子大学研究者制备出了一种用黑色氧化钨(WO3−x)纳米纤维(NF)作为载体的铂(Pt)催化剂,其因有较长的使用寿命、较好的催化性能和化学稳定性等特点,而能很好地应用于石油炼制、气敏、光催化和可充电电池等工业领域中。

黑色氧化钨纳米纤维提高铂催化剂性能图片

铂催化剂主要以氯铂酸贵金属为主要原料活性组分的铂金催化剂,采用金属网、铂黑或把铂载于氧化铝等载体上,同时可含有铼、氯有机化合物等助催化剂。而为了弥补传统铂催化剂的不足,科学家致力开发一种综合性能更强的铂催化剂,如Pt/黑色WO3−x NF。

黑色氧化钨纳米纤维是一维电纺丝在还原气氛及相对较低的温度下煅烧得到的产品。研究发现,一维和结晶度较差的黑色WO3−x NF能为Pt NPs的直接生长提供了较大的表面积和稳定的锚定位置,通过限制Pt NPs在形成过程中的团聚,使负载的催化剂能够得到充分利用。

另外,研究还表明,Pt/黑色WO3−x NF体系在氧化还原反应中具有优异的催化性能。基于结构表征和计算研究,研究人员将其高催化活性归因于黑色WO3−x NF的光学带隙减小和还原性较高,表面氧空位促进了尺寸可控的Pt NPs上的大量氧化还原反应活性位点,以及Pt NPs良好的表面电荷性质,从而提高了体电导率。而Pt/黑色WO3−x NF耐久性的提高则归因于Pt团簇和缺氧WO3−x表面之间的强耦合,以及其阻止Pt纳米颗粒聚集的能力,从而实现了高效的Pt负载和催化耐久性。

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