[发明专利]一种新型高分散过渡金属掺杂的RuO2

说明书

本发明公开了一种新型高分散过渡金属掺杂的RuO₂/C复合材料及制备方法。该方法包括：以乙酰丙酮金属配合物（过渡金属乙酰丙酮配合物和乙酰丙酮钌）为金属前驱体，通过与溴化钾与氯化钾的混合无机盐进行研磨混合后，然后将研磨所得混合物氩气气氛下高温热解，随后在相对较低的温度下氧化，最后水洗去除混合无机盐即可得具有高度分散，纳米粒子尺寸均一且负载量高的过渡金属掺杂的RuO₂/C复合材料。该高分散过渡金属掺杂的RuO₂/C复合材料所负载的过渡金属掺杂的纳米粒子具有碳包覆结构，性质稳定。本发明的方法简单安全，所得产品纯度高，结构完整，金属分散性好和负载量高，适用于做电催化反应（析氧反应）的催化剂。

技术领域

本发明涉及金属碳基复合材料的制备领域，特别涉及一种新型高分散过渡金属掺杂的RuO₂/C复合材料及制备方法。

背景技术

钌作为一种贵金属，也广泛被用于催化领域，尤其是析氧反应(OER)的催化剂。事实上，钌比铱便宜很多，其价格铱是钌的数倍，如果钌使用在工业上作为析氧催化剂，它比铱更具经济性。因此开发具有优异催化活性的钌电催化剂非常具有意义。将贵金属高度分散在载体上，能够暴露催化剂更多的活性位点，提高贵金属的利用率。此外，采用廉价的过渡金属进行掺杂，由此可以达到优化催化剂活性和稳定性，降低贵金属使用量的目的(J.J.Mao,C.T.He,J.J.Pei,W.X.Chen,D.S.He,Y.Q.He,Z.B.Zhuang,C.Chen,Q.Peng,D.S.Wang,Y.D.Li.Nat.Commun.2018,9,4958.)。然而，尽管贵金属钌基复合材料的种类众多，同时在许多实际应用方面呈现出较优异的性能，但目前已报道的大部分贵金属钌基复合材料都具有负载量低，易烧结等不利因素，不利于形成大量的活性位点，使得材料作为电极材料时用量提高而使得电极厚度增加，不利于反应物和生成物的传质作用(J.Yu,Y.N.Guo,S.X.She,S.S.Miao,M.Ni,W.Zhou,M.L.Liu,Z.P.Shao.Adv.Mater.2018,30,1800047)。此外，目前已报道的大部分贵金属基复合材料大都具有单一的活性位点，功能比较单一。因此，制备适合于电催化的新型高分散过渡金属掺杂的RuO₂/C复合材料，使其在扩散、传质等方面展示优于其他单一活性位点、负载量低的贵金属钌基复合材料的特性，这是材料工作者面临的一大难题。这也是社会发展需求向贵金属钌基复合材料领域提出的更高要求。