本發(fā)明涉及電催化能源材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、水電解槽制氫、金屬-空氣電池以及燃料電池等能源催化轉(zhuǎn)化技術(shù)中的核心反應是析氧反應(oer)。然而，析氧反應(oer)由于其復雜的四電子轉(zhuǎn)移過程導致動力學遲緩而成為發(fā)展能源催化轉(zhuǎn)化的瓶頸。析氧反應的活性和穩(wěn)定性成為能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。使oer同時實現(xiàn)高活性和高穩(wěn)定性，需要探索高效耐用的oer電催化劑。

2、加速oer動力學最有效的催化劑是氧化銥和氧化釕。但ru在高氧化電位(>1.4?v)下會過度氧化為揮發(fā)性ruo4或可溶性ruo52-，導致釕氧化物在惡劣的陽極和酸性條件下的耐溶性較差，其壽命只有幾十小時，不利于商業(yè)化大規(guī)模應用。因此，在保持釕基催化劑活性的前提下提高其工作穩(wěn)定性是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其制備方法簡便、成本低，同時對析氧反應具有高活性和高穩(wěn)定性。

2、高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，具體為：采用水熱法、氣相沉積法制備高熵化氧化釕析氧反應催化劑，其形貌為表面粗糙的納米顆粒。具體包括以下步驟:(1)將氯化釕、氯化釩、氯化鉻、氯化錳、氯化鎳和氫氧化鈉溶解于去離子水中，得到混合溶液;(2)用水熱法對上述混合溶液進行加熱，以得到高熵化氫氧化釕溶液;(3)將上述溶液進行離心和烘干處理得到高熵化氫氧化釕粉末;(4)將步驟(3)中所得高熵化氫氧化釕粉末空氣氣氛下退火處理，得到高熵化氧化釕催化劑。

3、所述的步驟(1)中氯化釕、氯化釩、氯化鉻、氯化錳、氯化鎳的總含量為0.4?mmol至0.6?mmol。

4、所述的步驟(1)中氯化釕、氯化釩、氯化鉻、氯化錳、氯化鎳的摩爾比為?1:0.5:0.5:0.5:0.5至1:2:2:2:2。

5、所述的步驟(1)中氫氧化鈉為?0.005?g至0.015?g。

6、所述的步驟(1)中去離子水為10?ml至20?ml。

7、所述的步驟(2)中混合溶液加熱溫度為140?℃至160?℃，加熱時間為8?h至12?h。

8、所述的步驟(3)中離心處理的轉(zhuǎn)速為7500?r?min-1至8500?r?min-1，離心時間為4min至6?min，離心次數(shù)為1至3次，烘干處理的溫度為50?℃至70?℃，烘干時間為3?h至4?h。

9、所述的步驟(4)中退火處理的溫度為550?℃至650?℃，升溫速率為8?℃?min-1至12℃?min-1，退火時間為0.5?h至1.5?h。

10、此外，本發(fā)明還揭示了一種高熵化氧化釕析氧反應催化劑。

11、本發(fā)明中制備的高熵化氧化釕析氧反應催化劑，其經(jīng)由前述任一所述的基于高熵化氧化釕析氧反應催化劑制備方法制成，所述高熵化氧化釕析氧反應催化劑為球狀納米顆粒，顆粒尺寸為6.15?nm。

12、和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點。

13、(1)本發(fā)明的制備方法所制備得的高熵化氧化釕析氧反應催化劑具有優(yōu)異的oer活性及穩(wěn)定性;(2)與其他形貌的催化劑相比，本制備方法制備出的催化劑為球狀納米顆粒，具有更大的比表面積和表面粗糙度，增加了oer活性位點的數(shù)量;(3)本制備方法工藝簡單，重復性好，可以實現(xiàn)大規(guī)模制備，滿足工業(yè)化需求;(4)該催化劑為氧化釕為主體，保證了催化劑的oer活性;(5)該催化劑為高熵材料，利用高熵材料的熵穩(wěn)定效應和遲滯擴散效應，有效提高了釕基催化劑的oer穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，包括如下步驟：將氯化釩、氯化鉻、氯化錳、氯化鎳、氯化釕、氫氧化鈉加入去離子水中，完全溶解后得到混合溶液，利用水熱法將上述混合溶液加熱；對加熱后的混合溶液離心、烘干后得到高熵化氫氧化釕催化劑；對高熵化氫氧化釕催化劑進行退火處理以獲得高熵化氧化釕催化劑；所述氯化釩、氯化鉻、氯化錳、氯化鎳、氯化釕總含量為0.4?mmol至0.6?mmol。

2.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，所述氯化釩、氯化鉻、氯化錳、氯化鎳、氯化釕摩爾比為1:0.5:0.5:0.5:0.5至1:2:2:2:2。

3.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，所述去離子水為10?ml至20?ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，氫氧化鈉為0.005?g至0.015?g。

5.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，混合溶液加熱溫度為140?℃至160?℃，加熱時間為8?h至12?h。

6.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，離心轉(zhuǎn)速為7500?r?min-1至8500?r?min-1,離心時間為4?min至6?min，離心次數(shù)為1至3次。

7.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，烘干溫度為50?℃至70?℃，烘干時間為3?h至4?h。

8.根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，其特征在于，退火溫度為550?℃至650?℃，退火時間為0.5?h至1.5?h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種高熵化氧化釕析氧反應催化劑的制備方法，利用水熱法得到高熵化氫氧化釕；將所述高熵化氫氧化釕進行退火處理得到高熵化氧化釕。該催化劑的微觀結(jié)構(gòu)為球狀納米顆粒，具有高的電化學活性面積和多的電化學活性位點，析氧反應活性大幅提高。此外，多元素加入所產(chǎn)生的高熵效應，使催化劑具有高催化穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王芳卿,李凌霄,叢海林
受保護的技術(shù)使用者：山東理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5