[发明专利]纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂材料技术领域，具体涉及一种纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将钨源、碳源溶于溶剂中，得到混合溶液；调节所述混合溶液的pH值为碱性；对所述混合溶液进行加热蒸干，得到固体前驱体；在保护气氛下对所述前驱体进行煅烧处理，得到固体粉末；在保护气氛下采用磷化剂对所述固体粉末进行磷化处理，得到磷化钨/碳复合材料；或者，在保护气氛下采用氮化剂对所述固体粉末进行氮化处理，得到氮化钨/碳复合材料。本发明提供的制备方法，生产过程安全可靠，工艺条件简单易控、生产成本低，适于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于催化剂材料技术领域，具体涉及一种纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料及其制备方法。

背景技术

铂等贵金属由于具有催化效果，因此被广泛应用于石油化工、有机合成、燃料电池、汽车以及电子工业等领域的催化过程中，但是，此类贵金属一方面在地球上储量极少，且在不断减少，另一方面价格十分昂贵，应用成本高。正因为如此，人们一直在寻找可替代铂等贵金属催化剂的新型催化材料。

在众多的新型催化材料中，磷化钨(WP)或氮化钨(WN)由于其表面性质和吸附特性表现出于铂类似的催化特性。自从发现其具有的催化特性后，就被视为可部分或完全替代贵金属铂的潜在材料，因此具有广阔的应用前景。

目前，磷化钨或氮化钨的传统制备工艺是通过高温还原WO₃合成。但此法制备出的磷化钨或氮化钨碳球复合材料尺寸大，比表面积小，纯度低，限制了磷化钨或氮化钨的催化活性。另外，在传统制备磷化钨工艺中，往往要通入剧毒、易爆的PH₃作为磷源，给操作人员带来了较大的安全风险。因此，开发一种可以获得比表面积大、纯度高且合成过程安全环保的合成方法极为有必要。

发明内容

针对目前磷化钨或氮化钨制备时工艺繁琐、需要使用有毒有害气体以及获得的材料有效比表面积小等问题，本发明提供一种纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将钨源、碳源溶于溶剂中，得到混合溶液；调节所述混合溶液的pH值为碱性；

对所述混合溶液进行加热蒸干，得到固体前驱体；

在保护气氛下对所述前驱体进行煅烧处理，得到固体粉末；

在保护气氛下采用磷化剂对所述固体粉末进行磷化处理，得到磷化钨/碳复合材料；

或者，在保护气氛下采用氮化剂对所述固体粉末进行氮化处理，得到氮化钨/碳复合材料。

相应地，一种纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料，其特征在，所述纳米磷化钨/碳复合材料为球形颗粒，所述纳米氮化钨/碳复合材料为球形颗粒，且所述纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料采用上述所述的制备方法制备得到。

本发明的技术效果为：

相对于现有技术，本发明提供的制备方法利用有机-无机杂化前驱体的均匀反应方式，无需易燃等气体，即可获得纳米级的球形磷化钨/碳复合材料或者或氮化钨/碳复合材料，整个生产过程安全可靠，工艺条件简单易控、生产成本低，适于工业化大规模生产。

本发明提供的纳米磷化钨/碳或氮化钨/碳复合材料，由于采用如上的方法制备，具有粒径小、纯度高、有效比表面积大、呈球形颗粒等特点，且表现出类似铂的催化活性，因此可广泛应用于催化领域。

附图说明