样品的SEM照片
能源和环境是人类社会可持续发展涉及的最主要问题. 氢是理想的清洁能源之一,也是重要的化工原料,受到世界各国广泛的重视. 电催化析氢反应是电能向化学能转化的一个有效途径；析氢反应在电化学工业、金属腐蚀和防腐蚀等领域也具有重要意义.阴极析氢超电势的降低是提高析氢活性, 降低电解能耗的关键. 为了提高电极的电催化活性, 一是可以通过提高电极表面的真实表面积来降低电解过程中电极表面的真实电流密度, 达到降低析氢超电势的目的；另一发展方向是提高电极材料本身的电化学活性,即寻找高催化活性的新型析氢材料.
Brewer在1968年提出价键理论, 认为一些过渡金属如镍、钨、钴等及其合金具有特殊的d电子结构, 有利于氢原子的吸附和脱附,对析氢反应有较高的电催化活性. 近四十年来的研究也证明了过渡金属及其合金是目前公认的电化学活性最好的电极材料, 而在过渡金属中镍及镍合金是研究的主要方向, 其中多元合金复合材料将成为该技术发展的主流.但这些过渡金属及其合金在化学稳定性和使用寿命方面存在着明显的不足. 在电解初期, 这些材料有较高的催化活性,随着电解的进行,催化活性明显衰减, 这在很大程度上影响了这些材料在工业生产中的应用. 铂族元素具有优异的电催化活性,其氢超电势低, 但价格昂贵, 很难应用于工业生产中. 因此, 研究和开发性能优良且价格低廉的高效析氢电极材料意义重大. 碳化钨具备替代铂等贵金属催化剂的特性和良好的抗中毒能力, 并被证实对析氢反应有一定的催化性能. 但有关碳化钨对析氢反应的催化性能及机理仅局限于辅助镍基合金材料的研究.选择合适的过渡金属原子以及适当的中心原子的周围环境, 使催化电极的导电性、电化学稳定性和必要的催化活性得到兼顾, 是设计电化学析氢催化电极的主要任务.
浙江工业大学马淳安等人以喷雾干燥处理的偏钨酸铵为前驱体, 采用CH4/H2为还原碳化气氛, 利用固定床气固反应法制备了具有介孔结构的碳化钨(WC)粉体. 然后通过浸渍法制备了Pt/WC粉末催化剂. 通过XRD和SEM等测试手段对Pt/WC粉末样品进行了表征, 结果表明, Pt颗粒平均直径约为13.5 nm,且均匀分散在介孔结构WC载体上.采用循环伏安和线性扫描等方法研究了酸性介质中Pt/WC粉末微电极对电化学析氢过程的电催化行为. 结果表明,该电极对析氢反应具有很好的电催化活性和化学稳定性.通过测试和计算, Pt/WC粉末微电极的Tafel方程中的a值为0.292 V, 属于低超电势析氢材料, 析氢交换电流密度为4.42 mA·cm-2,与铂电极在同一个数量级上, 当超电势为250 mV时, 其析氢反应的活化能为26.20kJ·mol-1.