[发明专利]二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂及制备使用方法

权利要求书

1.一种二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂，其特征在于：载体为二维片状多巴胺热解碳，活性组分为金属钌纳米团簇；所述二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂的结构为：多巴胺热解产生的碳层包覆Ru纳米团簇；所述二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂的制备方法步骤如下：

步骤1：取单宁酸10-50mg和40-120mL蒸馏水混合溶解后，加入浓度为1mg/mL-10mg/mL的钌前驱体溶液0.01-6mL，然后搅拌20-120min，得到混合溶液；

步骤2：在混合溶液中加入300-500mg的石墨相氮化碳g-C₃N₄，超声处理1.5-4h得悬浊液，将悬浊液在油浴或水浴40-80℃条件下蒸干溶剂，并干燥得固体；

步骤3：将步骤2所得到固体在惰性气体氛围下，在200-500℃下，保温1.5-3h，得到g-C₃N₄负载Ru固体即Ru/g-C₃N₄固体；

步骤4：将350-550mg的Ru/g-C₃N₄固体分散到60-100mL溶液中，超声10-60min，加入多巴胺溶液，室温搅拌20-60min，再加入Tris缓冲液后聚合反应，聚合条件为室温搅拌8-30h，过滤洗涤干燥，得到聚多巴胺包覆的Ru/g-C₃N₄固体即Ru/g-C₃N₄@PDA；

所述多巴胺溶液为200-500mg的盐酸多巴胺溶于60-100mL的溶液中；

所述Tris缓冲液为532mg的三(羟甲基)氨基甲烷溶于80mL溶液中；

步骤5：将得到Ru/g-C₃N₄@PDA固体在惰性气体氛围下，先在350-550℃下保温1.5-3h，再在700-1000℃下保温1.5-3h，得到Ru/g-C₃N₄@PDA的热解产物即二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂。

2.根据权利要求1所述二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂，其特征在于：所述金属钌纳米团簇粒径0.6-3.2nm。

3.根据权利要求1所述二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂，其特征在于：所述钌前驱体溶液为三氯化钌或醋酸钌水溶液。

4.根据权利要求1所述二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂，其特征在于：所述步骤3和步骤5中的惰性气体为氦气、氮气、氩气中的任意一种。

5.根据权利要求1所述二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂，其特征在于：所述步骤4的溶液为甲或乙醇的一种或两种任意比例的混合溶液。

6.一种权利要求1所述二维片状多巴胺热解碳包覆钌纳米团簇催化剂的使用方法，其特征在于步骤如下：

步骤A：将二维片状多巴胺热解碳包覆纳米团簇催化剂分散于异丙醇和水中，再加入Nafion溶液，涂敷在泡沫镍上作为工作电极；

步骤B：将工作电极组装在水电解槽上，电解池为石英电解池，参比电极为Ag/AgCl参比电极还有Pt片对电极，并用1M KOH溶液作为电解液；

所述二维片状多巴胺热解碳包覆纳米团簇催化剂、异丙醇、水、Nafion溶液的比例为5mg︰750μL︰200μL︰50μL。