[发明专利]一种晶格拉伸的钌金属纳米催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种晶格拉伸的钌金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将钌基化合物与己烷溶剂混合后，氮气或惰性气氛保护下在60~80℃加热回流，得到混合溶液；其中，所述钌基化合物包括钌氧化物、钌硫化物、钌硒化物中的一种或多种，钌基化合物的钌原子与己烷溶剂的摩尔比为1:（70~80）；

步骤2：将混合溶液加入正丁基锂的己烷溶液中，氮气或惰性气氛保护下在60~80℃回流反应2~4 h，洗涤后得到锂插层的钌前驱体；其中，所述混合溶液与正丁基锂的己烷溶液的体积比为1：（0.5~2），正丁基锂的己烷溶液中正丁基锂与己烷溶剂的摩尔比为1：（4~8）；

步骤3：将锂插层的钌前驱体分散至去离子水中，在氮气或惰性气氛保护下超声处理，经洗涤、干燥后，得到晶格拉伸的钌金属纳米催化剂。

2.根据权利要求1所述晶格拉伸的钌金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤2中所述己烷溶剂为正己烷或环己烷。

3. 根据权利要求1所述晶格拉伸的钌金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中加热回流的时间为0.3~1 h。

4. 根据权利要求1所述晶格拉伸的钌金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3中锂插层的钌前驱体与去离子水的摩尔比为1：（90~100），超声处理的时间为0.5~2 h。

5.根据权利要求1~4任一所述方法得到的晶格拉伸的钌金属纳米催化剂在丙酮电催化还原反应中的应用。

6.一种用于丙酮电还原的膜电极组装体，包括依次贴合的阴极膜、双极膜和阳极膜，其特征在于，所述阴极膜包括复合有权利要求1~4任一所述方法得到的晶格拉伸的钌金属纳米催化剂的碳材料。

7.根据权利要求6所述用于丙酮电还原的膜电极组装体，其特征在于，所述膜电极组装体还包括具有凹槽的阴极外壳和具有凹槽的阳极外壳，阴极外壳和阳极外壳贴合构成密封结构；所述阴极外壳上设置有阴极电解液进液口和阴极电解液出液口，阴极膜设置于阴极外壳的凹槽中；所述阳极外壳上设置有阳极电解液进液口和阳极电解液出液口，阳极膜设置于阳极外壳的凹槽中。

8.根据权利要求6所述用于丙酮电还原的膜电极组装体，其特征在于，阴极电解液为丙酮，阳极电解液包括氢氧化锂溶液、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或多种。