一种高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法
本发明涉及电催化能源材料领域，尤其涉及一种高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法。
背景技术：
1、水电解槽制氢、金属-空气电池以及燃料电池等能源催化转化技术中的核心反应是析氧反应(oer)。然而，析氧反应(oer)由于其复杂的四电子转移过程导致动力学迟缓而成为发展能源催化转化的瓶颈。析氧反应的活性和稳定性成为能源可持续发展的关键。使oer同时实现高活性和高稳定性，需要探索高效耐用的oer电催化剂。
2、加速oer动力学最有效的催化剂是氧化铱和氧化钌。但ru在高氧化电位(>1.4 v)下会过度氧化为挥发性ruo4或可溶性ruo52-，导致钌氧化物在恶劣的阳极和酸性条件下的耐溶性较差，其寿命只有几十小时，不利于商业化大规模应用。因此，在保持钌基催化剂活性的前提下提高其工作稳定性是非常必要的。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本发明提供一种高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其制备方法简便、成本低，同时对析氧反应具有高活性和高稳定性。
2、高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，具体为：采用水热法、气相沉积法制备高熵化氧化钌析氧反应催化剂，其形貌为表面粗糙的纳米颗粒。具体包括以下步骤:(1)将氯化钌、氯化钒、氯化铬、氯化锰、氯化镍和氢氧化钠溶解于去离子水中，得到混合溶液;(2)用水热法对上述混合溶液进行加热，以得到高熵化氢氧化钌溶液;(3)将上述溶液进行离心和烘干处理得到高熵化氢氧化钌粉末;(4)将步骤(3)中所得高熵化氢氧化钌粉末空气气氛下退火处理，得到高熵化氧化钌催化剂。
3、所述的步骤(1)中氯化钌、氯化钒、氯化铬、氯化锰、氯化镍的总含量为0.4 mmol至0.6 mmol。
4、所述的步骤(1)中氯化钌、氯化钒、氯化铬、氯化锰、氯化镍的摩尔比为 1:0.5:0.5:0.5:0.5至1:2:2:2:2。
5、所述的步骤(1)中氢氧化钠为 0.005 g至0.015 g。
6、所述的步骤(1)中去离子水为10 ml至20 ml。
7、所述的步骤(2)中混合溶液加热温度为140 ℃至160 ℃，加热时间为8 h至12 h。
8、所述的步骤(3)中离心处理的转速为7500 r min-1至8500 r min-1，离心时间为4min至6 min，离心次数为1至3次，烘干处理的温度为50 ℃至70 ℃，烘干时间为3 h至4 h。
9、所述的步骤(4)中退火处理的温度为550 ℃至650 ℃，升温速率为8 ℃ min-1至12℃ min-1，退火时间为0.5 h至1.5 h。
10、此外，本发明还揭示了一种高熵化氧化钌析氧反应催化剂。
11、本发明中制备的高熵化氧化钌析氧反应催化剂，其经由前述任一所述的基于高熵化氧化钌析氧反应催化剂制备方法制成，所述高熵化氧化钌析氧反应催化剂为球状纳米颗粒，颗粒尺寸为6.15 nm。
12、和现有技术相比，本发明具有以下优点。
13、(1)本发明的制备方法所制备得的高熵化氧化钌析氧反应催化剂具有优异的oer活性及稳定性;(2)与其他形貌的催化剂相比，本制备方法制备出的催化剂为球状纳米颗粒，具有更大的比表面积和表面粗糙度，增加了oer活性位点的数量;(3)本制备方法工艺简单，重复性好，可以实现大规模制备，满足工业化需求;(4)该催化剂为氧化钌为主体，保证了催化剂的oer活性;(5)该催化剂为高熵材料，利用高熵材料的熵稳定效应和迟滞扩散效应，有效提高了钌基催化剂的oer稳定性。
技术特征：
1.一种高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，包括如下步骤：将氯化钒、氯化铬、氯化锰、氯化镍、氯化钌、氢氧化钠加入去离子水中，完全溶解后得到混合溶液，利用水热法将上述混合溶液加热；对加热后的混合溶液离心、烘干后得到高熵化氢氧化钌催化剂；对高熵化氢氧化钌催化剂进行退火处理以获得高熵化氧化钌催化剂；所述氯化钒、氯化铬、氯化锰、氯化镍、氯化钌总含量为0.4 mmol至0.6 mmol。
2.根据权利要求 1 所述的高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述氯化钒、氯化铬、氯化锰、氯化镍、氯化钌摩尔比为1:0.5:0.5:0.5:0.5至1:2:2:2:2。
3.根据权利要求 1 所述的高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，所述去离子水为10 ml至20 ml。
4.根据权利要求 1 所述的高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，氢氧化钠为0.005 g至0.015 g。
5.根据权利要求 1 所述的高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，混合溶液加热温度为140 ℃至160 ℃，加热时间为8 h至12 h。
6.根据权利要求 1 所述的高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，离心转速为7500 r min-1至8500 r min-1,离心时间为4 min至6 min，离心次数为1至3次。
7.根据权利要求 1 所述的高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，烘干温度为50 ℃至70 ℃，烘干时间为3 h至4 h。
8.根据权利要求 1 所述的高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，其特征在于，退火温度为550 ℃至650 ℃，退火时间为0.5 h至1.5 h。
技术总结
本发明提供了一种高熵化氧化钌析氧反应催化剂的制备方法，利用水热法得到高熵化氢氧化钌；将所述高熵化氢氧化钌进行退火处理得到高熵化氧化钌。该催化剂的微观结构为球状纳米颗粒，具有高的电化学活性面积和多的电化学活性位点，析氧反应活性大幅提高。此外，多元素加入所产生的高熵效应，使催化剂具有高催化稳定性。
技术研发人员：王芳卿,李凌霄,丛海林
受保护的技术使用者：山东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5