一种碳载氧化钌催化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111628187A(43)申请公布日2020.09.04(21)申请号202010375202.X(22)申请日2020.05.05(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人陈松史柯冯艺玲王婷玉徐加应马培岚(51)Int.Cl.H01M4/92(2006.01)B01J23/46(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种碳载氧化钌催化剂及其制备方法(57)摘要本发明属于电催化领域，公开了一种碳载氧化钌催化剂及其制备方法。所述步骤如下：将氯化钌水合物均匀分散到异丙醇中，在超声波的振荡下缓慢加入活性炭粉末，得到混合均匀的悬浊液；将悬浊液转移到水热反应釜中，反应后洗涤干燥得到催化剂前驱体；将黑色粉末状催化剂前驱体放入管式炉中进行焙烧，冷却后研磨得到催化剂。本发明采用一步水热法制备出RuO2/AC催化剂具有Ru用量少和氢氧化性能高等优点，在氯化钌水合物与活性炭质量比为1：3、500℃煅烧制得催化剂的氧化峰电流密度最高可达10.6mA/cm2。CN111628187ACN111628187A权利要求书1/1页1.一种碳载氧化钌催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一.将氯化钌水合物溶于异丙醇中，在超声振荡下缓慢加入活性炭粉末，得到混合均匀的悬浊液；步骤二.将步骤一得到的悬浊液转移到水热反应釜中，进行水热反应；步骤三.将步骤二得到的产物离心水洗醇洗后移至真空干燥箱中，干燥处理，得到黑色粉末状的催化剂前驱体；步骤四.将步骤三中得到的黑色粉末状催化剂前驱体进行煅烧，煅烧后冷却，然后研磨得到碳载氧化钌催化剂。2.根据权利要求1所述的碳载氧化钌催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，氯化钌水合物溶于异丙醇配制成的溶液质量百分浓度为3-10％，氯化钌水合物与活性炭的质量比为1:3至1:20。3.根据权利要求2所述的碳载氧化钌催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，氯化钌水合物溶于异丙醇配制成的溶液质量百分浓度为10％；氯化钌水合物与活性炭的质量比为1:3。4.根据权利要求1所述的碳载氧化钌催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，水热反应温度为150-200℃，反应时间1-20h；所述步骤三中，干燥温度为50-100℃，时间2-36h。5.根据权利要求4所述的碳载氧化钌催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，水热反应温度为160℃，水热反应时间6h；步骤三中，干燥温度60℃，干燥时间12h。6.根据权利要求1所述的碳载氧化钌催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，煅烧温度为350-600℃，保温时间1-8h；采用程序升温速率为2～5℃/min。7.根据权利要求6所述的碳载氧化钌催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中，煅烧温度为500℃，保温时间3h，升温速率为5℃/min。8.一种碳载氧化钌催化剂，其特征在于，是权利要求1～7任一项所述制备方法制得的，氧化钌纳米颗粒负载在活性炭上，氧化钌纳米颗粒的粒径为5-30nm，负载量为4～20％。9.将权利要求8所述的碳载氧化钌催化剂应用于燃料电池正极，用于催化氢气氧化。2CN111628187A说明书1/5页一种碳载氧化钌催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明属于电催化领域，具体涉及一种碳载氧化钌催化剂及其制备方法。背景技术[0002]随着环境污染和能源危机问题日益严重，寻找绿色可再生能源成为世界共同关注的话题。燃料电池能够将化学能直接转换为电能，以其绿色化、高电流密度、低重量、紧凑型发电的特点成为可行的绿色能源技术之一。催化剂的高成本极大的制约了燃料电池量产化应用。除此之外，催化剂的催化活性、稳定性及大规模制备等技术难题也成为制约燃料电池发展的瓶颈。降低催化剂成本，研制高效、稳定、廉价的催化剂，对促进燃料电池的商业化具有深远意义。[0003]铂具有优秀的催化活性，是目前应用最多、研究最为广泛的催化剂，然而铂基催化剂高昂的价格限制了它的大规模应用。氧化钌具有催化作用，可以用于催化小分子反应，根据报道均表现出较高的催化活性、良好的稳定性和可重复使用等性能。将氧化钌负载到活性炭上可以降低钌的用量并提高催化活性。发明内容[0004]解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种碳载氧化钌催化剂及其制备方法，制备的碳载氧化钌催化剂具有高活性和经济性。[0005]技术方案：一种碳载氧化钌催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：[0006]步骤一.将氯化钌水合物溶于异丙醇配成的溶液质量百分浓度为3-10％，在超声波的振荡下缓慢加入活性炭粉末，得到混合均匀的悬浊液；其中氯化钌水合物与活性炭的质量比为