氫鎢青銅（HxWO3，0≤x≤1）為非化學計量化合物，其分子是以HxWO3的形式存在，其中鎢元素可以有多種氧化態存在，擁有六元、五元或四元環孔道，且沿（001）方向形成一維孔道，具有特殊的空間隧道結構，有利於有機小分子的催化氧化、催化氧還原等反應的進行。
基本介紹
- 中文名：氫鎢青銅
- 外文名：Hydrogen Tungsten Bronze
簡介,催化氧化,製備方法,
簡介
氫鎢青銅（HxWO3，0≤x≤1）為非化學計量化合物，其分子是以HxWO3的形式存在，而不是水合物WO3.H2O的形式。氫鎢青銅中的鎢元素可以有多種氧化態存在，氧化態的種類、含量與形成條件如溶液酸鹼度、還原方式（電還原方法或還原劑種類及濃度）有關。由於不同氧化態之間能夠相互轉化，使之具有質子嵌脫功能。
氫鎢青銅擁有六元、五元或四元環孔道，且沿（001）方向形成一維孔道，具有特殊的空間隧道結構。氫鎢青銅的這種結構有利於離子的脫嵌與交換，使其具有給予和接受質子的能力。
氫鎢青銅作為輔助催化劑與鉑結合，其提供質子時可以促進鉑對氧還原的催化作用，接受質子時可以提高鉑對甲醇等有機小分子氧化的催化作用。氫的氧化屬於給出質子的電荷交換過程，氫鎢青銅可接受質子以增強鉑對氫氧化的催化活性，因而其作為質子交換膜燃料電池陽極催化材料的研究將具有較大的套用前景。
研究發現，以氫鎢青銅為支撐體負載鉑，可以得到分散均勻的細小鉑顆粒，從而增大比表面積，減少鉑的用量。
催化氧化
1.有機小分子的催化氧化
鉑經氫鎢青銅修飾後，對有機小分子氧化表現出高的催化活性。修飾方法有3種，一是表面修飾，即在鉑表面形成氫鎢青銅；二是共沉積，即套用電化學或化學方法同時還原6價鎢化合物和鉑鹽；三是以氫鎢青銅為支撐體負載鉑。
氫鎢青銅對鉑催化氧化有機小分子的促進作用可歸因於氫鎢青銅的質子接受功能。由於氫鎢青銅含著較高價態的鎢，易從有機小分子的氧化中間體接受質子，可以比擬為氫鎢青銅溢出氫氧根離子，使鉑上吸附的中間體更易氧化，從而提高鉑抗氧化中間體中毒能力。
2.催化氧還原
經氫鎢青銅修飾的鉑對氧還原同樣有強的催化活性，其作用機理可解釋為：氫鎢青銅的質子工資功能，含低價鈦鎢青銅質子含量較高，易於提供（溢出）質子，使鉑上吸附的氧易於還原。
製備方法
1. 李偉善等利用循環伏安法，在玻炭電極表面還原製備了氫鎢青銅及鉑氫鎢青銅的複合電催化劑，並研究了其電催化性能；
2. 楊勇等採用電化學還原法，在炭布上直接電沉積還原鉑、氫鎢青銅，並進一步將擔載了催化劑樣品的炭布作為PEMFC陽極，組裝成單電池進行性能測試；
3. 趙文文等採用電化學還原法在表面改性的碳布上，通過改變催化沉積順序及氫鎢青銅沉積時間製備鉑—氫鎢青銅複合催化劑，所得電極作為質子交換膜染料電池（PEMFC）陽極；
4. 仲鎢酸銨熱分解製備氫鎢青銅步驟如下：
（1）APT, 即(NH4)10(H2W12O42)7H2O,在100 ～200 ℃下分解為(NH4 )10(W12O41)5H2O；
（2）(NH4)10(W12O41)5H2O在200-250 ℃下繼續分解為(NH4)0.33WO3；
（3）在250-575 ℃下,(NH4)0.33WO3表現出相對的穩定性，大量地轉變為H0.33WO3和WO3。
其中(NH4 )xWO3可分解製備HxWO3。這一過程的溫度範圍一般是150-350 ℃,同時,往往伴隨著晶形的轉變，用方程式表示：(NH4 )xWO3=HxWO3+xNH3(g)。
