[发明专利]一种磷化钌/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于微纳米材料领域，公开了一种磷化钌/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用。所述磷化钌/碳纳米管复合材料是将碳纳米管分散在去离子水中，加入氯化钌水溶液后混合，经超声Ⅰ后，加入新制的硼氢化钠水溶液，再经超声Ⅱ，离心干燥后，得到钌/碳纳米管；将钌/碳纳米管与磷源置入石英管中真空封管，退火，洗涤干燥制得。本发明制备方法简单易行、可控、能耗小。制备的磷化钌/碳纳米管复合材料中磷化钌的粒径大约为10～15nm左右，具有显著增加的活性位点和催化剂导电性。当用于催化析氢时，这种材料表现出表现出良好的析氢性能和稳定性。

技术领域

本发明属于微纳米材料技术领域，更具体地，涉及一种磷化钌/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着传统化石能源的逐渐衰竭和环境污染的日益严重，绿色能源的发展已成为各个国家能源竞争的重点。氢能是众多新能源探索中重要的一部分，氢气具有高的能量密度，优异的燃烧性能和清洁无污染等优点，是传统化石能源最理想的可代替能源。

近年来，随着发电技术的快速进步，电解水制氢的优势是被不断放大，而该技术的核心问题是高效、稳定、廉洁的析氢催化剂的开发。析氢反应(HER) 是电化学水分解的一个半反应，催化剂能降低反应能垒，提高反应速率。目前，铂基催化剂是水解制氢最有效的电催化剂，然而其昂贵的价格以及低储存量限制了其大规模的应用。

为了寻找性能良好的铂基催化剂的代替品，过去的十几年来已经探索了基于过渡金属催化剂等各种各样的材料。钌是一种价格低廉的贵金属，其价格约为铂的1/30，在工业中钌已被作为各种反应的催化剂，且钌与氢之间的键能与铂与氢相近，这为制备性能优异的钌基催化剂提供了一定的理论基础。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供一种磷化钌 /碳纳米管复合材料。

本发明的另一目的在于提供上述磷化钌/碳纳米管复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述磷化钌/碳纳米管复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种磷化钌/碳纳米管复合材料，所述磷化钌/碳纳米管复合材料是将碳纳米管分散在去离子水中，加入氯化钌水溶液混合，经超声Ⅰ后，加入新制的硼氢化钠水溶液，再经超声Ⅱ，离心干燥后，得到钌/碳纳米管；将钌/碳纳米管与磷源置入石英管中真空封管，退火，洗涤干燥制得。

优选地，所述磷源为次磷酸钠或红磷。

优选地，所述钌碳纳米管与磷源的质量比为1：(2～5)；所述碳纳米管的质量和去离子水的体积比为1g：(25～50)mL。

优选地，所述氯化钌水溶液的浓度为0.01～0.05g/mL，所述硼氢化钠水溶液的浓度为2～5mg/mL。

优选地，所述超声Ⅰ的时间为5～15min，所述超声Ⅱ的时间为20～50min。

优选地，所述洗涤所用试剂为超纯水和乙醇。

优选地，所述退火的温度为650～850℃，所述退火的升温速率为2～5℃/min，所述退火的时间为3～6h。

优选地，所述干燥的温度为40～80℃，所述干燥 时间为6～24h。

所述的磷化钌/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1.氯化钌水溶液和碳纳米管在去离子水中混合，经超声Ⅰ后，加入硼氢化钠水溶液，再经超声Ⅱ，离心干燥后，得到钌/碳纳米管粉末；

S2.取钌/纳米管粉末与磷源置入石英管中真空封管，退火，洗涤干燥，即为磷化钌/碳纳米管复合材料。

所述的磷化钌/碳纳米管复合材料在电催化析氢领域中的应用。