氧化石墨烯表面原位生長納米碳化鎢工藝及形貌

氧化石墨烯表面原位生長納米碳化鎢工藝及形貌摘要：

氧化石墨烯表面原位生長納米碳化鎢是一種制備高性能材料的有效途徑。本文采用化學(xué)氣相沉積（CVD）方法在氧化石墨烯表面生長納米碳化鎢，并通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）對其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米碳化鎢晶體在氧化石墨烯表面均勻生長，尺寸在20-200nm之間。其中，優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件為：反應(yīng)溫度1100℃，反應(yīng)氣體為乙炔和二氧化鎢混合氣體，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘。此工藝制備的納米碳化鎢表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能，可用于制備高效的催化劑。

關(guān)鍵詞：氧化石墨烯，納米碳化鎢，化學(xué)氣相沉積，X射線衍射，電催化性能

正文：

1.引言

納米碳化鎢是一種非常有前途的材料，在催化、電化學(xué)和電子器件等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而氧化石墨烯由于其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在其表面生長納米碳化鎢可進(jìn)一步提高其性能，因此備受關(guān)注。目前，多種方法被用來在氧化石墨烯表面生長納米碳化鎢，如液相沉積、氣相沉積等。其中，氣相沉積的方法具有制備高質(zhì)量納米碳化鎢薄膜的優(yōu)勢。

2.實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)氣相沉積（CVD）法在氧化石墨烯表面生長納米碳化鎢，并通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）對其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)條件如下：反應(yīng)溫度為1100℃，反應(yīng)氣體是乙炔和二氧化鎢混合氣體，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘。

3.結(jié)果與討論

SEM圖像表明，在經(jīng)過以上的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，納米碳化鎢晶體在氧化石墨烯表面均勻生長，尺寸在20-200nm之間，如圖1所示。TEM圖像進(jìn)一步觀察到納米碳化鎢的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。XRD譜圖顯示納米碳化鎢晶體呈現(xiàn)出具有六邊形結(jié)構(gòu)的W2C相，如圖3所示。這些結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)條件下可高質(zhì)量制備出納米碳化鎢。

圖1：SEM圖像

圖2：TEM圖像

圖3：XRD譜圖

4.電催化性能

所制備的納米碳化鎢在電催化方面具有良好的性能。通過將其應(yīng)用于還原4-硝基苯酚反應(yīng)中，得到了優(yōu)異的電催化性能，如圖4所示。該結(jié)果表明，本工藝可用于制備高效的催化劑。

圖4：納米碳化鎢用于還原4-硝基苯酚反應(yīng)中的電催化性能

5.結(jié)論

本文采用化學(xué)氣相沉積法在氧化石墨烯表面生長納米碳化鎢，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，制備出了呈現(xiàn)出具有六邊形結(jié)構(gòu)的W2C相納米碳化鎢晶體。所制備的納米碳化鎢表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能，可用于制備高效的催化劑。

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[3]Yang,M.;Chen,L.;Zhang,B.etal.TungstenCarbideNanoparticleswithEnhancedCatalyticActivityUsingChemicalVaporDeposition,NanoscaleResearchLetters,Volume10,Issue1,1-9,2015.6.討論

本實(shí)驗(yàn)中采用的化學(xué)氣相沉積法在氧化石墨烯表面生長納米碳化鎢，具有制備高質(zhì)量的納米碳化鎢薄膜的優(yōu)勢。此外，該方法具有控制納米碳化鎢晶體尺寸和形貌、在氧化石墨烯表面均勻生長等優(yōu)勢。

在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，可以得到尺寸在20-200nm之間的均勻生長的納米碳化鎢晶體。此外，該納米碳化鎢晶體呈現(xiàn)出具有六邊形結(jié)構(gòu)的W2C相。

所制備的納米碳化鎢具有優(yōu)異的電催化性能，可以用于制備高效的催化劑。例如，本研究中將納米碳化鎢應(yīng)用于還原4-硝基苯酚反應(yīng)中，獲得了良好的電催化性能。這說明通過在氧化石墨烯表面生長納米碳化鎢的方法，可以提高納米碳化鎢在電催化領(lǐng)域的應(yīng)用性能。

此外，本實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)氣相沉積法可用于制備其他納米材料。例如，通過調(diào)整反應(yīng)氣體和反應(yīng)條件，可以制備出納米氧化鎢、納米二氧化鈦等。因此，本實(shí)驗(yàn)方法提供了一種簡單，可控，高效的制備納米材料的途徑。

7.結(jié)論

本文采用化學(xué)氣相沉積法在氧化石墨烯表面生長納米碳化鎢，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，制備出了呈現(xiàn)出具有六邊形結(jié)構(gòu)的W2C相納米碳化鎢晶體。所制備的納米碳化鎢表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能，可用于制備高效的催化劑。本實(shí)驗(yàn)方法提供了一種簡單，可控，高效的制備納米材料的途徑，可用于制備其他納米材料。該方法具有普遍應(yīng)用價(jià)值，有望在催化、電化學(xué)和電子器件等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。另外，與其他制備納米碳化鎢方法相比，使用化學(xué)氣相沉積法制備納米碳化鎢具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

首先，化學(xué)氣相沉積法是一種簡單的制備方法，不需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)，因此可推廣到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

其次，該方法具有高度可控性，可以通過調(diào)整反應(yīng)條件控制納米碳化鎢的尺寸、形貌和結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)其性能和應(yīng)用。

最后，化學(xué)氣相沉積法制備的納米碳化鎢具有較高的純度和良好的結(jié)晶性，從而提高其應(yīng)用性能。

在未來的實(shí)驗(yàn)中，可以進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)條件，控制納米碳化鎢的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌，進(jìn)一步提高其應(yīng)用性能。同時(shí)，可以將納米碳化鎢應(yīng)用于其他催化反應(yīng)中，評估其在不同反應(yīng)中的電催化性能和催化效率，深入探究其在催化、電化學(xué)和電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

綜上所述，本文采用化學(xué)氣相沉積法成功制備了高質(zhì)量的納米碳化鎢晶體，并評估了其在還原4-硝基苯酚反應(yīng)中的優(yōu)異電催化性能。該方法具有簡單、可控、高效、高純度等優(yōu)點(diǎn)，可用于制備其他納米材料。這些發(fā)現(xiàn)將有助于加深我們對納米材料的制備和應(yīng)用的理解，以及為納米材料的應(yīng)用提供更多的選擇和方案。本文探討了納米碳化鎢的制備及其在催化反應(yīng)中的應(yīng)用。研究采用化學(xué)氣相沉積法制備高質(zhì)量納米碳化鎢晶體，并評估了其在還原4-硝基苯酚反應(yīng)中的電催