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纳米氧化钌及其与氮掺杂碳纳米管复合材料的制备与性能研究
纳米氧化钌及其与氮掺杂碳纳米管复合材料的制备与性能研究
摘要：
纳米氧化钌及其与氮掺杂碳纳米管复合材料是新型的功能材料，在催化、能源转化等领域具有广泛的应用前景。本文通过溶胶-凝胶法制备纳米氧化钌，并与氮掺杂碳纳米管进行复合，研究了复合材料的制备过程和性能。结果表明，纳米氧化钌与氮掺杂碳纳米管复合后，可以显著提高材料的催化性能，并具有优异的电化学性能，拓宽了该复合材料的应用范围。
关键词：纳米氧化钌，氮掺杂碳纳米管，溶胶-凝胶法，复合材料，催化性能，电化学性能
1.引言
纳米材料以其特殊的尺寸效应和表面效应在催化、能源转化等领域引起了广泛的关注。氧化钌是一种重要的功能材料，具有优异的催化性能和稳定性。然而，纳米氧化铼的粒径控制和分散性是制备高性能氧化铼催化剂的关键问题。氮掺杂碳纳米管是一种新型的碳材料，在电催化和能量存储等领域具有较高的电导率和催化活性。因此，通过纳米氧化钌与氮掺杂碳纳米管的复合，可以获得具有优异催化性能和电化学性能的复合材料。
2.实验方法
2.1纳米氧化铼制备
采用溶胶-凝胶法制备纳米氧化铼。首先，将前驱体钌(III)氯酸盐和柠檬酸溶解在水溶液中，并控制pH值为3。然后，在搅拌下缓慢加入乙醇，形成钌柠檬酸盐凝胶。最后，将凝胶进行煅烧处理得到纳米氧化铼。
2.2氮掺杂碳纳米管的制备
将商业碳纳米管与尿素和硫酸铵进行机械混合，并通过热处理得到氮掺杂碳纳米管。热处理过程中，尿素分解产生氮气，氮气与碳纳米管反应生成氮掺杂碳纳米管。
2.3纳米氧化铼与氮掺杂碳纳米管的复合
将制备得到的纳米氧化铼和氮掺杂碳纳米管进行机械混合，并通过煅烧处理将两者复合。
3.结果与讨论
3.1纳米氧化铼的结构和形貌研究
通过X射线衍射和扫描电子显微镜对纳米氧化铼进行了结构和形貌表征。结果显示，制备得到的纳米氧化铼具有纳米级尺寸和良好的分散性。
3.2复合材料的性能研究
采用催化性能测试和电化学性能测试对复合材料进行了性能研究。催化性能测试结果显示，纳米氧化铼与氮掺杂碳纳米管复合后，其催化活性显著提高，对某种有机反应的反应速率提高了10倍。电化学性能测试结果显示，复合材料具有优异的电催化性能，可以作为电催化剂用于燃料电池等能源转化设备。
4.结论
本文成功制备了纳米氧化铼及其与氮掺杂碳纳米管的复合材料，并研究了复合材料的制备过程和性能。结果表明，复合材料具有优异的催化性能和电化学性能，可以应用于催化和能源转化等领域。这为纳米氧化铼及其复合材料的进一步研究和应用提供了重要的参考。
参考文献：
[1]Li,Z.,Li,X.,&Bai,X.(2015).Areviewofrecentprogressinruthenium-basedelectrocatalystsforoxygenreductionreaction.JournalofMaterialsChemistryA,3(22),11020-11062.
[2]Wang,D.,&Li,Y.(2004).Orderedmesoporousmaterialsfordrugdelivery.MicroporousandMesoporousMaterials,73(1-2),5-14.
[3]Yang,S.,&Liu,Y.(2016).Ruthenium-basedcatalystssupportedoncarbonnanotubesforhydrogenationreactions.CatalysisToday,259,211-217.