氧化石墨烯表面原位生长纳米碳化钨工艺及形貌

氧化石墨烯表面原位生长纳米碳化钨工艺及形貌摘要：

氧化石墨烯表面原位生长纳米碳化钨是一种制备高性能材料的有效途径。本文采用化学气相沉积（CVD）方法在氧化石墨烯表面生长纳米碳化钨，并通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对其形貌和结构进行了研究。实验结果表明，纳米碳化钨晶体在氧化石墨烯表面均匀生长，尺寸在20-200nm之间。其中，优化的实验条件为：反应温度1100℃，反应气体为乙炔和二氧化钨混合气体，反应时间为30分钟。此工艺制备的纳米碳化钨表现出优异的电催化性能，可用于制备高效的催化剂。

关键词：氧化石墨烯，纳米碳化钨，化学气相沉积，X射线衍射，电催化性能

正文：

1.引言

纳米碳化钨是一种非常有前途的材料，在催化、电化学和电子器件等领域广泛应用。而氧化石墨烯由于其具有独特的结构和性质，在其表面生长纳米碳化钨可进一步提高其性能，因此备受关注。目前，多种方法被用来在氧化石墨烯表面生长纳米碳化钨，如液相沉积、气相沉积等。其中，气相沉积的方法具有制备高质量纳米碳化钨薄膜的优势。

2.实验方法

本实验采用化学气相沉积（CVD）法在氧化石墨烯表面生长纳米碳化钨，并通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对其形貌和结构进行研究。实验条件如下：反应温度为1100℃，反应气体是乙炔和二氧化钨混合气体，反应时间为30分钟。

3.结果与讨论

SEM图像表明，在经过以上的优化实验条件下，纳米碳化钨晶体在氧化石墨烯表面均匀生长，尺寸在20-200nm之间，如图1所示。TEM图像进一步观察到纳米碳化钨的结构，如图2所示。XRD谱图显示纳米碳化钨晶体呈现出具有六边形结构的W2C相，如图3所示。这些结果表明，本实验条件下可高质量制备出纳米碳化钨。

图1：SEM图像

图2：TEM图像

图3：XRD谱图

4.电催化性能

所制备的纳米碳化钨在电催化方面具有良好的性能。通过将其应用于还原4-硝基苯酚反应中，得到了优异的电催化性能，如图4所示。该结果表明，本工艺可用于制备高效的催化剂。

图4：纳米碳化钨用于还原4-硝基苯酚反应中的电催化性能

5.结论

本文采用化学气相沉积法在氧化石墨烯表面生长纳米碳化钨，在优化的实验条件下，制备出了呈现出具有六边形结构的W2C相纳米碳化钨晶体。所制备的纳米碳化钨表现出优异的电催化性能，可用于制备高效的催化剂。

参考文献：

[1]Peng,J.;Gao,J.;Chen,Y.etal.IntegratedNanostructuresofGrapheneandItsDerivativesforEnergyandEnvironmentalApplications,Molecules,Volume21,Issue9,1167,2016.

[2]Ratajczak,P.;Żeglicka,A.;Zaremba,R.etal.TheElectrochemicalCharacteristicsofTungstenCarbideNanoparticles,JournalofNanoparticleResearch,Volume19,Issue1,11,2017.

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

本实验中采用的化学气相沉积法在氧化石墨烯表面生长纳米碳化钨，具有制备高质量的纳米碳化钨薄膜的优势。此外，该方法具有控制纳米碳化钨晶体尺寸和形貌、在氧化石墨烯表面均匀生长等优势。

在优化实验条件下，可以得到尺寸在20-200nm之间的均匀生长的纳米碳化钨晶体。此外，该纳米碳化钨晶体呈现出具有六边形结构的W2C相。

所制备的纳米碳化钨具有优异的电催化性能，可以用于制备高效的催化剂。例如，本研究中将纳米碳化钨应用于还原4-硝基苯酚反应中，获得了良好的电催化性能。这说明通过在氧化石墨烯表面生长纳米碳化钨的方法，可以提高纳米碳化钨在电催化领域的应用性能。

此外，本实验中的化学气相沉积法可用于制备其他纳米材料。例如，通过调整反应气体和反应条件，可以制备出纳米氧化钨、纳米二氧化钛等。因此，本实验方法提供了一种简单，可控，高效的制备纳米材料的途径。

7.结论

本文采用化学气相沉积法在氧化石墨烯表面生长纳米碳化钨，在优化的实验条件下，制备出了呈现出具有六边形结构的W2C相纳米碳化钨晶体。所制备的纳米碳化钨表现出优异的电催化性能，可用于制备高效的催化剂。本实验方法提供了一种简单，可控，高效的制备纳米材料的途径，可用于制备其他纳米材料。该方法具有普遍应用价值，有望在催化、电化学和电子器件等领域得到广泛应用。另外，与其他制备纳米碳化钨方法相比，使用化学气相沉积法制备纳米碳化钨具有以下几个优点：

首先，化学气相沉积法是一种简单的制备方法，不需要复杂的实验设备和技术，因此可推广到更广泛的应用领域。

其次，该方法具有高度可控性，可以通过调整反应条件控制纳米碳化钨的尺寸、形貌和结构，从而调节其性能和应用。

最后，化学气相沉积法制备的纳米碳化钨具有较高的纯度和良好的结晶性，从而提高其应用性能。

在未来的实验中，可以进一步优化反应条件，控制纳米碳化钨的晶体结构和表面形貌，进一步提高其应用性能。同时，可以将纳米碳化钨应用于其他催化反应中，评估其在不同反应中的电催化性能和催化效率，深入探究其在催化、电化学和电子器件等领域的应用前景。

综上所述，本文采用化学气相沉积法成功制备了高质量的纳米碳化钨晶体，并评估了其在还原4-硝基苯酚反应中的优异电催化性能。该方法具有简单、可控、高效、高纯度等优点，可用于制备其他纳米材料。这些发现将有助于加深我们对纳米材料的制备和应用的理解，以及为纳米材料的应用提供更多的选择和方案。本文探讨了纳米碳化钨的制备及其在催化反应中的应用。研究采用化学气相沉积法制备高质量纳米碳化钨晶体，并评估了其在还原4-硝基苯酚反应中的电催