本發(fā)明涉及高熵氧化物催化劑領(lǐng)域，具體是一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、高熵材料是一類由五種或五種以上金屬元素按照等摩爾比或接近等摩爾比組成的新型材料，高熵氧化物因其優(yōu)異的電化學(xué)性能，被視為oer催化劑的潛在候選者，能提供豐富的晶界和活性位點(diǎn)，從而顯著提升其催化活性和穩(wěn)定性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，如現(xiàn)有技術(shù)公開的“[1]嚴(yán)海宇，新型高比表面石墨碳負(fù)載釕基氨合成催化劑的研究[d]，浙江工業(yè)大學(xué)，2014”中所提到的浸漬法、機(jī)械混合法、升華法三種催化劑制備方法，并對ba-ru-k/hsag氨合成催化劑的抗甲烷化穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。

3、但是現(xiàn)有技術(shù)中提到的釕基氨合成催化劑性能較差，而heos由于其多元化的元素組合和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，成為提升釕基催化劑性能的一種有效方法，然而，在現(xiàn)有的hems領(lǐng)域，高效率、低成本的釕基高熵氧化物材料相對較少。因此設(shè)計(jì)一種高效率、低成本的高熵釕基氧化物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，所述制備方法的操作步驟如下：

4、步驟1、稱量總量為6mmol的水合氯化釕、六水合氯化鐵、六水合氯化鈷、六水合氯化鎳和四水合氯化錳溶于無水乙醇中，超聲得到均勻溶液，將其置于烘箱中直至溶劑蒸發(fā)完全，將所得材料研磨成均勻粉末備用。

5、步驟2、稱量0.2mol的堿金屬硝酸鹽置于陶瓷坩堝中，將陶瓷坩堝在馬弗爐中加熱，直至形成的熔融鹽透明溶液，迅速加入步驟1制備的前驅(qū)體粉末，保持恒溫2h。

6、步驟3、在保溫程序結(jié)束時(shí)，迅速將坩堝從馬弗爐中取出并用水快速冷卻，通過抽濾收集產(chǎn)物，并用水和乙醇分別清洗三次，然后在真空干燥箱中干燥過夜，得到豐富晶界的高熵釕基氧化物催化劑。

7、進(jìn)一步地，所述高熵釕基氧化物催化劑的原料如下：

8、水合氯化釕、六水合氯化鐵、六水合氯化鈷、六水合氯化鎳、四水合氯化錳、無水乙醇、堿金屬硝酸鹽、水。

9、進(jìn)一步地，所述步驟1中水合氯化釕、六水合氯化鐵、六水合氯化鈷、六水合氯化鎳和四水合氯化錳的摩爾比為2：1：1：1：1，溶解原料的無水乙醇含量為5-10ml。

10、所述步驟1中稱量原料時(shí)，水合氯化釕、六水合氯化鐵、六水合氯化鈷、六水合氯化鎳、四水合氯化錳和堿金屬硝酸鹽均在室溫下進(jìn)行稱量，并采用稱量紙進(jìn)行稱量。

11、進(jìn)一步地，所述步驟1中的超聲時(shí)間為15-20min，烘箱的溫度為70-80℃。

12、進(jìn)一步地，所述步驟2中堿金屬硝酸鹽包括kno3和nano3。

13、進(jìn)一步地，所述步驟2中加熱升溫以5-10℃每分鐘的速度加熱至350-380℃，且恒溫溫度為350-380℃。

14、進(jìn)一步地，所述步驟3中真空干燥箱內(nèi)的溫度為70-80℃。

15、進(jìn)一步地，所述步驟3中迅速用快速水冷卻坩堝，用于實(shí)現(xiàn)材料中具有大量的氧空位和豐富的晶界。

16、一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑，由所述的富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法制得。

17、進(jìn)一步地，一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑作為oer催化劑的應(yīng)用。

18、本發(fā)明的有益效果：

19、1、本發(fā)明的制備方法，通過利用快速非平衡的熔融鹽法制備了一種具有豐富晶界的釕基高熵氧化物材料，在ruo2晶格中引入四種具有活性增強(qiáng)作用的3d過渡金屬元素形成具有熵穩(wěn)定效應(yīng)的高熵材料，不僅提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性，還有效減少了貴金屬ru的用量，豐富的晶界和大量的氧空位使得材料具有較低的金屬氧化態(tài)和更多的配位不飽和ru活性中心，從而優(yōu)化了析氧反應(yīng)過程中關(guān)鍵中間體的吸附，產(chǎn)生一個(gè)更為優(yōu)異的oer催化活性；

20、2、本發(fā)明的制備方法，其制備過程不但工藝簡單、易于操作，而且通過使用熔融狀態(tài)的堿金屬硝酸鹽(硝酸鈉、硝酸鉀)作為溶劑兼反應(yīng)介質(zhì)，能夠提供大量的氧化離子o2-與金屬前驅(qū)體反應(yīng)生成金屬氧化物，能夠加速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。后續(xù)的快速水冷卻有利于形成大量的氧空位和豐富的晶界，從而使材料呈現(xiàn)優(yōu)異的電催化oer性能；

21、3、本發(fā)明的制備方法，不僅能顯著提升其oer催化活性和穩(wěn)定性，還能降低釕的使用量，適用于電解水制氫中。

技術(shù)特征：

1.一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法的操作步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述高熵釕基氧化物催化劑的原料如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟1中水合氯化釕、六水合氯化鐵、六水合氯化鈷、六水合氯化鎳和四水合氯化錳的摩爾比為2：1：1：1：1，溶解原料的無水乙醇含量為5-10ml；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的超聲時(shí)間為15-20min，烘箱的溫度為70-80℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2中堿金屬硝酸鹽包括kno3和nano3。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2中加熱升溫以5-10℃每分鐘的速度加熱至350-380℃，且恒溫溫度為350-380℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3中真空干燥箱內(nèi)的溫度為70-80℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3中迅速用快速水冷卻坩堝，用于實(shí)現(xiàn)材料中具有大量的氧空位和豐富的晶界。

9.一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑，其特征在于，由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法制得。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑作為oer催化劑的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及高熵氧化物催化劑領(lǐng)域，公開一種富晶界釕基高熵氧化物催化劑的制備方法及應(yīng)用，操作包括稱量總量為6mmol的水合氯化釕、六水合氯化鐵、六水合氯化鈷、六水合氯化鎳和四水合氯化錳溶于無水乙醇中，超聲得到均勻溶液，將其置于烘箱中直至溶劑蒸發(fā)完全，將所得材料研磨成均勻粉末備用；稱量0.2mol的堿金屬硝酸鹽置于陶瓷坩堝中，將陶瓷坩堝在馬弗爐中加熱，直至形成的熔融鹽透明溶液，迅速加入上述制備的前驅(qū)體粉末，保持恒溫2h；在保溫程序結(jié)束時(shí)，迅速將坩堝從馬弗爐中取出并用水快速冷卻，通過抽濾收集產(chǎn)物，并用水和乙醇分別清洗三次，然后在真空干燥箱中干燥過夜，得到豐富晶界的高熵釕基氧化物催化劑。

技術(shù)研發(fā)人員：車有才,劉慶華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14