[发明专利]一种钌掺杂的棒状锂锰尖晶石电催化剂的制备方法与应用

权利要求书

1.一种钌掺杂的棒状锂锰尖晶石HER电催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

将一水硫酸锰进行脱水处理，得到无水硫酸锰；

将硝酸锂和硝酸钠放入预先加热到500℃的马弗炉中加热30分钟至熔融状态，制得熔融盐；

将所述无水硫酸锰倒入所述熔融盐中，并进行搅拌、保温后，在500℃下进行煅烧；

待煅烧后的产物自然冷却后，加水浸泡溶解硝酸锂和硝酸钠，得到沉淀物，将所述沉淀物进行离心、水洗、干燥、研磨后，得到Li₄Mn₅O₁₂粉末；

将RuCl₃·3H₂O溶解于去离子水中，得到RuCl₃水溶液；

将所述Li₄Mn₅O₁₂粉末分散于所述RuCl₃水溶液中，并进行搅拌，然后进行离心、水洗、干燥、研磨，得到离心物；

在空气中对所述离心物进行煅烧处理并研磨，得到钌掺杂的棒状Li₄Mn₅O₁₂催化剂；

其中，所述钌掺杂的棒状Li₄Mn₅O₁₂催化剂中的钌是以颗粒状RuO₂负载在Li₄Mn₅O₁₂表面。

2.根据权利要求1所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶石HER电催化剂的制备方法，其特征在于，所述脱水处理包括步骤：

将一水硫酸锰放入预先加热到500℃的马弗炉中煅烧3小时。

3.根据权利要求1所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶石HER电催化剂的制备方法，其特征在于，所述干燥在真空干燥箱中进行，所述真空干燥箱的温度为60℃。

4.根据权利要求1所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶石HER电催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的参数为：以2℃/min的升温速率加热至200℃，煅烧时间1h。

5.根据权利要求1所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶石HER电催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌采用磁力搅拌器，搅拌速率为100~300rpm；所述离心的速率为8000~10000rpm。

6.一种钌掺杂的棒状锂锰尖晶HER石电催化剂的应用，其特征在于，将钌掺杂的棒状Li₄Mn₅O₁₂催化剂与膜溶液进行超声分散得到混合液，将所述混合液滴在玻碳电极和碳纸上，待干燥后作为工作电极；

其中，所述钌掺杂的棒状Li₄Mn₅O₁₂催化剂由权利要求1-5任一所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶石HER电催化剂的制备方法制备得到。

7.根据权利要求6所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶HER石电催化剂的应用，其特征在于，所述膜溶液由去离子水、无水乙醇和Nafion溶液组成，所述Nafion溶液的质量浓度为2~5wt%。

8.根据权利要求6所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶HER石电催化剂的应用，其特征在于，所述钌掺杂的棒状Li₄Mn₅O₁₂催化剂在所述碳纸上的负载量为1mg/cm²。