Ca掺杂的RuO2的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及催化剂领域，特别涉及Ca掺杂的RuO

背景技术

电化学分解水成H

由于苛刻的酸性介质和析氧反应(OER)的高过电势，大多数金属在酸性OER过程中会面临溶解问题。目前商用PEM电解槽大多采用IrO2催化剂，但是Ir基催化剂价格昂贵，限制了PEM电解槽进一步发展。而拥有良好OER性能的RuO2，被认为是一个不错的候选催化剂，RuO2有比IrO2具有更好的OER活性.然而，RuO2在酸性OER反应过程中容易被氧化成高价Ru(＞+4)，其在酸性OER过程中的稳定性通常较差，这严重阻碍了其进一步发展。在保持RuO2高催化活性的前提下，提升其稳定性是一大急需解决的难题。

现有技术中，通常将金属钌粉在氧气气氛中于800～900℃加热1h制得二氧化钌，经冷却制得产品。所合成的RuO2虽然拥有较好的催化活性，但是稳定性较差，迅速失活。

发明内容

本发明采用熔融盐合成Ca掺杂的RuO

本发明采用如下技术方案：Ca掺杂的RuO

进一步地，所述+3价Ru盐为氯化钌、硝酸钌、氯化钌水合物。

进一步地，所述+2价Ca盐为氯化钙。

进一步地，Ru和Ca的摩尔投料比例为10：4。

进一步地，管式炉的升温速率为5℃/min-15℃/min。

进一步地，管式炉中保温时间为6h。

进一步地，清洗过程包括：先浸泡于去离子水中，去除熔融盐，然后酸浸泡，再用去离子水清洗。酸可采用1m/L盐酸、0.5mol/L硫酸。

本发明还提供了上述催化剂作为酸性OER催化剂的应用，该催化剂在0.5mol/LH

本发明的有益效果为：本发明采用Ca原子取代了RuO

附图说明

图1是实施例1-3所得产品的SEM图；

图2是实施例1-3所得产品的XRD图，从图中可以看出，所得产物为金红石相；

图3是实施例1-3所得产品的EDS元素分布图，从图中可以看出，所得产物中ca、ru、o分布均匀；

图4是实施例1-3所得产品的在10mA/cm

图5是实施例1-3所得产品的C

图6是实施例1-3所得产品的归一化的的LSV图；

图7是实施例1-3所得产品的LSV图

图8是实施例1-3所得产品的样品在10mA/cm

图9是对比例1所得产品第一次和第五次的LSV图；

图10是对比例2所得产品第一次和第五次的LSV图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

将0.2mmol RuCl

从管式炉取出样品后，先将样品浸泡于去离子水中，去除熔融盐，然后用1mol/L盐酸浸泡1h，然后用去离子水清洗数次，烘干后即可测试。

实施例2：

将0.2mmol RuCl

从管式炉取出样品后，先将样品浸泡于去离子水中，去除熔融盐，然后用0.5mol/L硫酸浸泡1h，然后用去离子水清洗数次，烘干后即可测试。

实施实3：

将0.4mmol RuCl

从管式炉取出样品后，先将样品浸泡于去离子水中，去除熔融盐，然后用1mol/L盐酸浸泡0.5h，然后用去离子水清洗数次，烘干后即可测试。

对比例1

将实施例1中的CaCl

对比例2

采用溶胶凝胶法合成的Ca-RuO

将0.2mmol RuCl

分别将上述实施例1-3得到的样品10mg负载于1cm

通过CV循环法测得样品C

将LSV曲线中的电流密度除以电化学活性面积后，可得到样品归一化的LSV图见图6，Ca-RuO2的比活性高于RuO2，表明由于Ca的引入，Ca-RuO2催化剂的OER本征活性得到改善。

分别将上述实施例1-3得到的样品以及对比例1-2的样品进行OER性能测试，测试方法如下：

首先制备催化剂浆料，制备方法具体是：将催化剂加入到400μL中含有40μL萘酚的异丙醇中，超声一小时，直至催化剂分散均匀。吸取4μL分散均匀的催化剂浆料滴到表面积为0.07065cm

其中，实施例1所得到的Ca-RuO

进一步地，实施例1-3及对比例1-2的样品在10mA/cm

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。。