一种SnRuO制造技术

本发明专利技术提供了一种SnRuO

【技术实现步骤摘要】
E.H.Sargent,Stabilizing Highly Active RuSites by Suppressing Lattice Oxygen Participation in Acidic Water Oxidation,J Am Chem Soc,2021,143(17),6482
–
6490.)。这是由于Ru基氧化物在析氧过程中易于发生晶格氧的氧化，导致结构破坏。因此，只有开发有效策略以抑制晶格氧氧化，才可能将Ru基材料用作质子交换膜水电解装置的阳极催化剂，达到提升能量效率和降低成本的目的。
[0005]金属氧化物中晶格氧的氧化活性与其中的金属
‑
氧键共价性密切相关，当金属
‑
氧键共价性增大时，晶格氧氧化参与析氧反应的活性越高(Grimaud,A.；Diaz
‑
Morales,O.；Han,B.；Hong,W.T.；Lee,Y.
‑
L.；Giordano,L.；Stoerzinger,K.A.；Koper,M.T.M.；Shao
‑
Horn,Y.,Activating lattice oxygen redox reactions in metal oxides to catalyse oxygen evolution.Nat Chem 2017,9(5),457
‑
465；Grimaud,A.；Demorti
è
re,A.；Sauban
è
re,M.；Dachraoui,W.；Duchamp,M.；Doublet,M.
‑
L.；Tarascon,J.
‑
M.,Activation of surface oxygen sites on an iridium
‑
based model catalyst for the oxygen evolution reaction.Nat Energy 2016,2(1),16189)，因此，需要通过有效策略以降低金属
‑
氧键的共价性。降低Ru位点的电荷密度及增大Ru
‑
O键的键长可以有效地降低Ru
‑
O键的共价性，进而抑制晶格氧的氧化。基于此，开发新型低成本高稳定性的Ru基固溶体氧化物质子交换膜水电解制氢阳极催化剂势在必行。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题在于提供SnRuO
x
固溶体的制备方法，本申请制备的SnRuO
x
固溶体作为质子交换膜水解阳极催化剂具有催化活性高、稳定性好，且催化成本低的优点。
[0007]有鉴于此，本申请提供了一种SnRuO
x
固溶体的制备方法，包括以下步骤：
[0008]A)将锡盐的有机溶液和有机配体的有机溶液混合，洗涤后干燥，得到粉末；所述有机配体为可与Sn形成金属有机框架的有机配体；
[0009]B)将所述粉末、钌盐和有机溶剂混合，得到悬浊液；
[0010]C)将所述悬浊液洗涤后干燥，最后热处理，得到SnRuO
x
固溶体，x为3～4。
[0011]优选的，所述锡盐的有机溶液制备具体为：将锡盐溶于乙醇中，超声分散0.5～2h，得到锡盐的有机溶液；
[0012]所述有机配体的有机溶液的制备具体为：将有机配体溶于乙醇中，超声分散0.5～2h，得到有机配体的有机溶液。
[0013]优选的，所述锡盐选自氯化亚锡或四氯化锡，所述锡盐与乙醇的物质的量之比为1：10～1：1000；所述有机配体选自六亚甲基四胺，所述六亚甲基四胺与乙醇的物质的量之比为1：10～1：1000。
[0014]优选的，步骤A)中，所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的时间为0.5～3h，所述洗涤为离心洗涤，所述离心洗涤的洗液为乙醇，所述干燥的温度为50～100℃，所述干燥为真空干燥。
[0015]优选的，步骤B)具体为：将粉末分散于四氢呋喃中，超声0.2～2h，再加入钌盐，超声分散0.2～2h，最后室温搅拌5～25h，得到悬浊液。
[0016]优选的，所述粉末与四氢呋喃的质量比为1:50～1:1000，所述钌盐选自氯钌酸氨、氯化钌、乙酰丙酮钌和氯钌酸中的一种或多种，所述钌盐和所述白色粉末的比例为1mmol：
10mg～1mmol：500mg。
[0017]优选的，步骤C)中，所述洗涤为离心洗涤，所述离心洗涤的洗液为四氢呋喃，所述干燥的温度为50～100℃，所述干燥为真空干燥。
[0018]优选的，所述热处理的温度为200～800℃，时间为3～6h，加热速率为2～10℃/min。
[0019]优选的，所述热处理之后，还包括：
[0020]将热处理得到的褐色粉末分散到酸溶液中，超声分散，再采用乙醇和水洗液抽滤，然后干燥。
[0021]本申请还提供了一种质子交换膜水电解制氢电解池，包括阳极和阴极，其特征在于，所述阳极的催化剂为所述的制备方法所制备的SnRuO
x
固溶体。
[0022]本申请提供了一种SnRuO
x
固溶体的制备方法，其利用钌盐对金属锡MOF的离子交换，将Ru锚定在锡MOF的框架中，热处理过程中避免了两者的相分离，元素分布均一；与商业氧化钌相比，所制备的SnRuO
x
固溶体中Ru
‑
O键长显著拉升，Ru位点的电荷密度减小，晶格氧参与反应的活性显著降低；以其作为质子交换膜水电解阳极催化剂，具有成本低、催化活性高、稳定性好的优势。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体的扫描电镜(SEM)图像；
[0024]图2为本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体的透射电镜(TEM)图像；
[0025]图3为本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体的EDS元素mapping图像；
[0026]图4为本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体的X射线衍射(XRD)谱图；
[0027]图5为本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体的X射线光电子能谱(XPS)谱图；
[0028]图6为本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体在0.5mol/L硫酸溶液中的线性扫描伏安曲线；
[0029]图7为本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体在0.5mol/L硫酸溶液中10mA cm
‑2电流密度下的计时电位曲线；
[0030]图8为以本专利技术实施例1制备的SnRuO
x
固溶体为阳极催化剂组装的质子交换膜水电解制氢电解池的极化测试曲线。
具体实施方式
[0031]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SnRuO
x
固溶体的制备方法，包括以下步骤：A)将锡盐的有机溶液和有机配体的有机溶液混合，洗涤后干燥，得到粉末；所述有机配体为可与Sn形成金属有机框架的有机配体；B)将所述粉末、钌盐和有机溶剂混合，得到悬浊液；C)将所述悬浊液洗涤后干燥，最后热处理，得到SnRuO
x
固溶体，x为3～4。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锡盐的有机溶液制备具体为：将锡盐溶于乙醇中，超声分散0.5～2h，得到锡盐的有机溶液；所述有机配体的有机溶液的制备具体为：将有机配体溶于乙醇中，超声分散0.5～2h，得到有机配体的有机溶液。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述锡盐选自氯化亚锡或四氯化锡，所述锡盐与乙醇的物质的量之比为1：10～1：1000；所述有机配体选自六亚甲基四胺，所述六亚甲基四胺与乙醇的物质的量之比为1：10～1：1000。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的时间为0.5～3h，所述洗涤为离心洗涤，所述离心洗涤的洗液为乙醇，所述干燥的温度为50～100℃，所述干燥为真空干燥。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢巍，施兆平，王意波，刘世伟，刘长鹏，苏怡，葛君杰，李晨阳，梁亮，金钊，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：