本發(fā)明涉及一種多元素摻雜氧化釕析氧電極的制備方法，屬于電催化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、基于化石燃料儲量的快速枯竭和眾多的環(huán)境問題，探索清潔的可持續(xù)能源是現(xiàn)代社會的關(guān)鍵任務(wù)。氫動力裝置需要性能更高的燃料電池，作為化石資源的可再生替代品顯示出巨大的潛力。在這方面，電化學(xué)水分解被認為是一種有吸引力的生產(chǎn)氫燃料的工藝，從熱力學(xué)的角度來看，水轉(zhuǎn)化為氫和氧的效率高達80％。然而，由于電化學(xué)水分解的陽極析氧反應(yīng)(oer)涉及四個電子轉(zhuǎn)移的動力學(xué)緩慢，導(dǎo)致過電位大的熱力學(xué)不利于驅(qū)動整個過程，因此限制了電化學(xué)水分解制氫的實際應(yīng)用。為了提高電化學(xué)過程的效率并降低能耗，需要電催化劑的輔助來克服較大的水裂解過電位。在實際應(yīng)用中，理想的電催化劑不僅要有較高的催化活性，而且要有較強的穩(wěn)定性。

2、目前為止，對oer活性最高的電催化劑是ruo2。不幸的是，它有以下兩個不足：1)貴金屬的高成本和稀缺性限制了它們在電解槽中的大規(guī)模利用；2)ruo2在電催化過程中會發(fā)生溶解導(dǎo)致其oer穩(wěn)定性差。對ruo2改性，以開發(fā)高效穩(wěn)定且低成本的ruo2基電催化劑是實現(xiàn)氫經(jīng)濟的關(guān)鍵一步。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的為針對當(dāng)前技術(shù)存在的局限，提供一種多元素摻雜氧化釕析氧電極的制備方法。該方法通過在第一步中將五種元素摻雜在氧化釕中產(chǎn)生遲滯擴散效應(yīng)和熵穩(wěn)定效應(yīng)，從而得到在oer過程中能保持高穩(wěn)定性的多元素摻雜氧化釕析氧電極。具體原理為五種元素摻雜產(chǎn)生高熵效應(yīng)，使金屬-氧鍵的結(jié)合增強，從而使得釕原子不被氧化成高價態(tài)而脫出，從而保持材料在催化過程中的穩(wěn)定性。本發(fā)明實現(xiàn)氧化釕在析氧反應(yīng)過程中具有高活性的同時保持高穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種多元素摻雜氧化釕析氧電極的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將氯化釕、混合物a、氫氧化鈉，溶解到去離子水中，完全溶解后將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，密閉下在150℃下保溫9～11小時，得到多元素摻雜氫氧化釕；

5、其中，每10～20ml去離子水加入0.25mmol氯化釕，0.05mmol混合物a，0.5mol氫氧化鈉；混合物a為氯化鉻、氯化釩、氯化錳、氯化鈷、氯化鈮、氯化銅、氯化鋅中的任意五種，每種物質(zhì)均為0.01mmol；

6、(2)再將多元素摻雜氫氧化釕放至管式爐中，在空氣中580～650℃退火0.5～1.5小時，得到多元素摻雜氧化釕。多元素為鉻、釩、錳、鈷、鈮、銅、鋅中的任意五種；

7、所述方法得到的多元素摻雜氧化釕析氧電極用于電解水制氫，多元素摻雜氧化釕析氧電極作為工作電極。

8、所述的氯化釕純度≥99％，氯化鹽純度≥99％，氯化物純度≥99％，氫氧化鈉的純度≥99％。

9、本發(fā)明的有益效果：

10、本方法制備得到的多元素摻雜氧化釕有助于提高氧化釕的電催化性能，應(yīng)用本方法合成的多元素摻雜氧化釕電極進行電催化析氧時，比商用氧化釕電催化劑的析氧穩(wěn)定性高6.25倍。

技術(shù)特征：

1.一種多元素摻雜氧化釕析氧電極的制備方法，其特征為包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的多元素摻雜氧化釕析氧電極的制備方法，其特征為氯化釕純度≥99％，混合物a純度≥99％，氯化物純度≥99％，氫氧化鈉的純度≥99％。

3.如權(quán)利要求1所述方法得到的多元素摻雜氧化釕析氧電極，其特征為用于電解水制氫中作為工作電極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為一種多元素摻雜氧化釕析氧電極的制備方法。該方法包括以下步驟：(1)將氯化釕、混合物A、氫氧化鈉，溶解到去離子水中，完全溶解后將上述溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，密閉下反應(yīng)，得到多元素摻雜氫氧化釕；混合物A為氯化鉻、氯化釩、氯化錳、氯化鈷、氯化鈮、氯化銅、氯化鋅中的任意五種；(2)再將多元素摻雜氫氧化釕放至管式爐中，在空氣中580～650℃退火0.5～1.5小時，得到多元素摻雜氧化釕。本發(fā)明得到的多元素摻雜氧化釕電極比商用氧化釕電催化劑的析氧穩(wěn)定性更高。

技術(shù)研發(fā)人員：劉輝,王芳卿,李英,郝秋艷
受保護的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19