[发明专利]一种纳米氧化钌的制备方法及其应用

说明书

本发明属于电极材料领域，公开了一种纳米氧化钌的制备方法。本发明通过水热法制备得到比表面积较大而且成本较低的纳米氧化钌，方法简单、稳定和可控，利用Ru基材料代替传统Pt基材料降低成本，同时结合水热法制备纳米氧化钌催化剂，将催化剂应用在氢氧燃料电池中，不仅使催化剂的比表面积明显增大，而且提高了电子传输速度，比表面积的增加使催化剂材料在相同面积上的活性位点增多，从而提高其催化氧化氢气的性能。

技术领域

本发明属于电极材料领域，具体涉及一种纳米氧化钌的制备方法。

背景技术

化石能源的大量使用导致二氧化碳、二氧化硫等温室气体的排放逐年增加，进而加剧了温室效应和环境污染，如：酸雨等。目前已经发现多种再生能源，如：太阳能、风能、潮汐能等，但是这些能源严重依赖气候和地域环境，而且应用成本高。燃料电池由于具有效率高、对环境友好、在正常大气压下快速启动等特点被广泛研究。而氢气能量最高为142.35KJ/g，易于运输和储存，因此氢氧燃料电池是一个研究的热点。传统氢氧燃料电池采用Pt基催化剂，由于Pt基催化剂价格昂贵限制了其大规模商业化应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种纳米氧化钌的制备方法，此制备方法既有简单快捷、稳定、可控的特点，通过结合水热法制备得到比表面积较大而且成本较低的纳米氧化钌。而且Ru基催化剂作为Pt族金属有研究表明可以代替Pt作为氢氧化的催化剂，成本降低，催化氧化氢气性能良好。而氧化钌具有金红石型结构、高电子传导性、低电阻率和良好的化学稳定性。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种纳米氧化钌的制备方法，包括如下步骤：

(1)将三氯化钌溶于乙醇配制成三氯化钌乙醇溶液，超声，得到水热溶液；

(2)将步骤(1)所得的水热溶液置于高压反应釜中，紧固高压反应釜后，再将高压反应釜置于鼓风干燥箱中，升温到水热反应温度，并保温一段时间，反应结束后，冷却至室温，得到粉末状固体，洗涤，干燥，焙烧，得到纳米氧化钌。

步骤(1)中，所述三氯化钌乙醇溶液的浓度为0.1～0.4mol/L。

进一步地，三氯化钌乙醇溶液的浓度为0.15～0.3mol/L。

步骤(2)中，所述水热反应的温度为150～200℃，保温时间为6～12h，升温速率为5℃/min。

步骤(2)中，所述洗涤为去离子水和乙醇分别洗涤，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。

步骤(2)中，所述焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为3h，升温速率为2℃/min。

将本发明制备的纳米氧化钌用于制备纳米氧化钌碳纸电极电催化氧化氢气的用途。

所述纳米氧化钌碳纸电极的制备步骤包括：

(1)碳纸前处理：

裁剪碳纸将碳纸裁剪成4×4cm²的正方形，以便制备成电极，超声清洗碳纸包括将碳纸依次浸泡于无水乙醇和去离子水中进行超声清洗，每次浸泡5～10min；

(2)将纳米氧化钌进行研磨，配制喷涂溶液：

称取48mg氧化钌、1600μL乙醇、480μL水和32μL Nafion(5wt.％)超声分散均匀，喷涂于碳纸，最后在100℃下干燥10min。

本发明的有益效果为：