[发明专利]一种空心碳球封装Ru纳米颗粒电解水催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种电解水催化剂的制备方法，所述催化剂为空心碳球结构，其内封装有Ru NPs，其特征在于，步骤如下：

（a）、采用Stöber法制备SiO₂纳米球；

（b）、在无水条件下，以甲苯为溶剂，用硅烷偶联剂对SiO₂纳米球进行修饰；

（c）、将修饰后的SiO₂纳米球、RuCl₃溶于混合溶剂I中，然后在100 ~ 200 ℃水热反应10~ 24 h，分离，干燥，制得中间体I，标记为SiO₂@RuO₂ NPs；其中，以质量比计，SiO₂纳米球∶RuCl₃=4~10∶1；混合溶剂I由无水乙醇与水按体积比1∶1~5组成，每50 mg RuCl₃，混合溶剂I的用量为35~45 mL；

（d）、将制得的SiO₂@RuO₂ NPs加入混合溶剂II中，依次加入正硅酸乙酯、酚类化合物和十六烷基三甲基溴化铵，在搅拌下加入醛类化合物的水溶液，然后搅拌，分离，干燥，制得中间体II，标记为SiO₂@RuO₂ NPs@酚醛树脂；其中，混合溶剂II由无水乙醇与氨水按体积比30~ 60∶1组成，所述氨水的质量浓度为25~28 %；

（e）、将制得的SiO₂@RuO₂ NPs@酚醛树脂在惰性气氛下焙烧，焙烧温度为650 ~ 850 ℃，焙烧时间为2 ~ 6 h，制得中间体III，标记为SiO₂@Ru NPs@C；

（f）、将制得的SiO₂@Ru NPs@C分散在HF溶液中刻蚀，得到空心碳球封装Ru NPs催化剂，标记为HCRN。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（d）中，所述酚类化合物为间苯二酚，所述醛类化合物的水溶液为质量浓度35~40%的甲醛水溶液。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（d）中，以质量体积比计，SiO₂@RuO₂NPs∶混合溶剂II∶正硅酸乙酯∶间苯二酚∶十六烷基三甲基溴化铵∶甲醛水溶液=200~500 mg∶50~70 mL∶0.2~0.4 mL∶0.25~ 0.3 g∶0.3~0.4 g∶0.6~0.8 mL；加入甲醛水溶液后搅拌15~ 24 h。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（e）中，在氩气氛下进行焙烧处理，升温速率为2 ~ 10 ℃/min。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（f）中，HF溶液的质量浓度为5~10%，刻蚀的时间为1 ~ 6 h。