[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

说明书

本发明公开的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，所述制备方法包括步骤：将RuClsubgt;3/subgt;·3Hsubgt;2/subgt;O溶解于去离子水中，得到RuClsubgt;3/subgt;水溶液；将Lisubgt;4/subgt;Mnsubgt;5/subgt;Osubgt;12/subgt;粉末分散于RuClsubgt;3/subgt;水溶液中，并进行搅拌、离心、水洗、干燥、研磨，得到离心物；对离心物进行煅烧处理并研磨，得到钌掺杂的棒状Lisubgt;4/subgt;Mnsubgt;5/subgt;Osubgt;12/subgt;催化剂。本发明通过简单的浸渍法和氧化法，合成了高性能的钌掺杂的锰氧化物电催化剂，具备优越的中性和碱性析氢性能；且所述钌掺杂的棒状Lisubgt;4/subgt;Mnsubgt;5/subgt;Osubgt;12/subgt;催化剂在1M PBS和1M KOH两种电解液中达到10mA cmsupgt;‑2/supgt;所需的过电势分别仅需要34mV和17mV；且该制备方法工艺简单、易于投入工业化生产。

技术领域

本发明涉及电催化水分解催化剂技术领域，尤其涉及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。

背景技术

氢气是一种高效的能源载体，同时是一种可再生的绿色能源，被认为是传统化石燃料替代品。现阶段，电催化析氢是一条生产氢气的具备前景的路径，而目前电催化析氢反应在碱性和中性介质中具有较高难度的挑战性，因为在碱性和中性条件下，质子需要从水的解离中间接获得，其动力学过程相对于在酸性条件下时较为缓慢。

而海水作为最丰富的水资源，海水电解产氢是目前最有前景的产氢方法；但是天然海水的pH接近中性，现有技术中的海水电解产氢大多是在碱性条件下进行的；从而开发高效的中性和碱性的析氢催化剂具有非凡的意义。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供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，旨在解决现有技术中电催化水分解催化剂的在电催化析氢时，pH值范围较窄以及析氢效率较低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种钌掺杂的棒状锂锰尖晶石电催化剂的制备方法，包括步骤：

提供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；

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。

所述的钌掺杂的棒状锂锰尖晶石电催化剂的制备方法，其中，所述Li₄Mn₅O₁₂粉末的制备，包括步骤：

将一水硫酸锰进行脱水处理，得到无水硫酸锰；

将硝酸锂和硝酸钠加热至熔融状态，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，得到所述Li₄Mn₅O₁₂粉末。