碳化钨(WC)由于具有多种优良的物理化学性质,不论是在基础研究还是应用研究领域,关于WC材料的研究工作都备受关注。特别值得注意的是,WC具有类铂催化活性和较强的抗中毒性能。通过较为简单且便于大规模生产的新型制备方法来合成特殊结构的WC材料,研究WC成型机制,实现对WC颗粒尺寸、形貌和孔隙结构的可控调节,对于研究材料结构和性能之间的关系有重要意义。本论文利用多种新型的制备方法制备了三个系列不同结构类型的WC材料,包括：纳米WC,介孔WC和特殊结构WC,探讨了WC可控制备的关键步骤和方法,发展了尺寸、孔隙和表面组分可控的新型合成方法。研究了尺寸、孔隙和表面组分对WC及其复合材料的电催化性能的影响。通过表征不同碳化时间、温度和气体流量等得到的WC产品,优化了碳化步骤,并以此来碳化前驱体颗粒。结果显示获得合理结构WC产品的最佳碳化参数如下：碳化气氛为CO和H2混合气(v：v 2：1；总流量为375mL/min),碳化温度为800℃,在最高温度下保温时间为6小时。程序升温时,样品遵循偏钨酸铵(AMT)→WO3→WO2→W→W2C→WC的物相变化规律。首次通过分别对冷冻干燥处理和聚合自组装处理的前驱体进行碳化得到了具有低碳和高碳含量纳米WC样品。低碳含量的纯WC样品的分散性较好,其颗粒在50～150 nm之间。相比而言,具有高碳含量的纳米WC样品中的WC颗粒是分散在样品中的碳颗粒当中,WC颗粒粒径在20 nm左右。采用循环伏安方法评价了纳米结构WC对硝基苯电还原反应的催化行为。结果发现,两种纳米WC样品具有较高的电催化活性和良好的化学稳定性,经过50个循环的电还原反应,对硝基苯的还原峰电流基本没有衰减。对两个类型的纳米WC样品的电催化活性的测试显示催化活性显著受到前驱体制备方法的影响,其主要原因来源于样品中碳含量的多少对于WC活性表面的影响。采用两种创新方法对前驱体进行组份设计,并以此来调控WC的介孔结构。两种结构的介孔WC的前驱体分别通过超声辅助方法以及一种新型的自组装过程制备。第一种方法制备的介孔样品具有双介孔分布结构,且表现出410℃之内的高热稳定性。第二种介孔WC样品的孔隙分布能够通过对前驱体内部组分的控制来进行调整,且介孔结构、晶体结构和表面积碳能够通过碳化气体种类进行控制。得到的样品具有高比表面积(11.3～20.4 m2/g)和可调控的孔径分布(平均孔径：15.3-22.3 nm)。硝基还原电催化性能测试显示WC样品的活性受到因前驱体设计所导致的不同孔隙结构的影响。这是由于不同的孔隙结构导致不同催化活性面和表面积利用率。具有先进孔隙结构的WC样品能够显著提升其电催化性能,并表现出了高于纳米WC样品的电催化活性。通过三种不同的尝试,首次制备了不同形貌和表层化学组分的特殊结构WC材料,提升了WC的电催化活性。第一,通过对已制备的球状介孔WC进行高能球磨得到超细介孔WC样品。WC样品的比表面积能够通过增加球磨时间获得提升,并在9小时以后基本稳定在10～11 m2/g。第二,以CO,CO2和H20气氛为碳化气氛进行碳化得到了以W为核、WC为壳的W@WC样品。表征结果显示颗粒为菱形十二面体。此外,W@wc样品表现出了在600℃之内非常高的热稳定性。第三,使用Co和Fe金属为模板,制备了不同结构的WC-M (M:Co或Fe)样品。通过进一步的酸处理之后,得到不同晶面结构的WC样品。电催化性能测试结果显示：球磨后的WC样品由于部分被氧化而得到了较低的还原峰电流：而尽管W@wc样品的比表面积只有0.52 m2/g,由于表层缺碳的特殊结构使得其得到了较高的电催化活性。WC-Fe酸处理后样品由于WC颗粒的形貌能够影响表面元素分布和晶面状态,进而影响电催化性能,表现出了高于之前样品近10倍的电催化性能。也就是说,WC不同的电催化性能表现来源于不同的表面状态,比如表层组分及晶面分布。因此有效活性表面的设计和制备工作对于WC性能的提升具有非常重要的意义。采用浸渍-气相还原法,以不同形式WC为基体制备10 wt%铂(Pt)负载WC样品,探讨WC及其复合材料的负载能力以及作为甲醇氧化电催化剂应用的可行性。结果显示高碳含量的纳米WC和表面具有微量氧化钨组分的样品具有较高的负载能力。另一方面,采用Pt置换反应处理WC-Fe样品制备得到了新型高性能WC复合材料。TEM结果显示在简单的置换反应以后,2 nm左右的Pt颗粒均匀的分布在WC样品当中。面心立方结构Pt晶体多取向与(111)方向且晶面间距d(11)=2.27 A。对此样品的电化学性能研究进行讨论,并以商购的40 wt% Pt/C和铂黑作为对比样品,结果显示此方法得到的WC载铂样品表现出了非常高的电催化甲醇氧化性能。且10%WC载铂样品的负扫氧化峰电位相比40%Pt/C样品正移,主要原因是WC表面很容易吸附含氧物种(OHads),这些含氧物种有利于将Pt表面上使Pt毒化的中间产物氧化为C02而释放出Pt粒子上的活性位点,体现出了两者的催化协同效应。此外,样品还表现出了良好的化学稳定性,且甲醇在此催化剂电极上的氧化过程受液相传质步骤控制。