【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于但不限于oer催化剂，尤其涉及一种合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法及应用。
技术介绍
1、太阳能和风能等可再生能源被认为是实现环境友好型和可持续电力生产的有前景的方法。然而，太阳能和风能都具有间歇性可用性。因此，为了弥合能源供需之间的差距，需要大规模的储能解决方案。通过水或二氧化碳的催化氧化生成的分子燃料，如氧气、氢气或碳氢化合物，可以作为替代能源。贵金属如铂(pt)被认为是水分解阴极部分(即水还原为氢气)的理想催化剂。然而，阳极部分(需要在强酸性条件下将水氧化为分子氧，即氧析出反应(oer))通常由铱(ir)或钌(ru)催化，但寻找一种活性高、稳定性好且成本低廉的催化剂仍然是一个重大挑战。尽管在非贵金属催化剂方面取得了显著成就，但最大的问题是与钌和铱催化剂相比，它们在oer中的表现仍然不足。由于oer在碱性和酸性介质中都面临极强的腐蚀性和侵蚀性条件，因此目前仍没有足够稳定和活跃的非贵金属催化剂。在此，我们报道了co2mn0.1ru0.9o4的制备，它在碱性条件下展现出卓越的电催化oer性能，具有极低的过电位(250mv)和更长的稳定性。
2、水电解可以根据所用电解质分为三种主要类型：碱性水电解(awe)、固体氧化物电解(soe)和质子交换膜(pem)电解。在这些类型中，pem电解因其相对于awe的优势而在可再生能源储存中脱颖而出，例如更低的能量损耗、更高的效率、更纯净的气体、更紧凑的设计、更高的电流密度、更快的响应速度和更少的气体交叉。然而，pem电解在阳极上的氧气析出反应(oer)缓
3、在pem水电解(pemwe)中对高效oer的需求促使研究人员开发高活性、成本效益高且耐用的催化剂。然而，常见金属在酸性环境中容易腐蚀。因此，研究人员重点研究铂族金属，因为它们具有良好的抗酸性。研究表明，成分和结晶度等因素对oer性能有关键影响。
4、铱(ir)基和钌(ru)基氧化物是酸性条件下氧气析出反应(oer)的最佳催化剂。虽然ruo2具有更高的催化活性，但由于在酸性环境中的溶解性更大，其稳定性低于iro2。ruo2的溶解量是iro2的30倍，这使得iro2更加稳定，并广泛应用于pem电解。然而，iro2的有限供应限制了其广泛应用。
5、鉴于上述分析，现有技术存在的急需解决的技术问题为：需要一种替代催化剂，以取代pem水电解中的iro2作为阳极材料。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法及应用。
2、本专利技术是这样实现的，一种合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法，包括以下步骤：
3、步骤一，将一定量mnn2o6·4h2o、rucl3和co(no3)2·6h2o溶解在乙醇中，并进行1小时的超声处理；
4、步骤二，将混合均匀的溶液转移到水浴中，加热一段时间，直至形成固体溶液；
5、步骤三，利用烘箱将固体溶液完全干燥，将干燥的前驱体在管式炉中于300℃的空气中退火4小时，以收集黑色产品；
6、步骤四，随后用水洗涤三次，再用乙醇洗涤一次，以去除杂质，得到co2mn0.1ru0.9o4纳米结构。
7、进一步，所述步骤一中mnn2o6·4h2o为0.0251克，rucl3为0.2349克，co(no3)2·6h1o为0.498克，乙醇为10毫升。
8、进一步，所述步骤二中水浴温度保持在60℃，持续12小时。
9、进一步，所述步骤三中干燥温度为60℃。
10、本专利技术的另一目的在于提供一种由所述合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法合成的co2mn0.1ru0.9o4纳米结构在酸性条件下水分解的应用。
11、本专利技术的另一目的在于提供一种oer催化剂，包括由所述合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法合成的co2mn0.1ru0.9o4纳米结构。
12、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
13、第一、提出了一种新方法来合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构，旨在增强碱性水电解中的氧气析出反应(oer)活性。该催化剂显示出高效能，能够实现完全的电催化水分解。在绿色能源技术上取得了重大进展，开发出一种在碱性条件下进行水分解的高效催化剂。新开发的co2mn0.1ru0.9o4催化剂展现出卓越的氧气析出反应(oer)活性，通过xrd图谱证实了其成功合成。该催化剂改善了定向电子传输，提升了整体性能。合成方法简单，采用温和的条件，具有高度的可重复性，并在酸性环境中表现出优异的催化活性。总之，co2mn0.1ru0.9o4纳米颗粒在促进无碳绿色能源生产方面具有很大潜力。
14、第二，本专利技术的技术方案提供了一种合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法，专注于解决现有技术中催化剂活性、稳定性不足以及工艺复杂的问题，并显著提升了催化性能和工业适用性。在现有的纳米催化剂制备中，许多工艺需要高温、惰性气体保护以及多步复杂的反应步骤，导致生产成本高，且难以大规模工业化应用。尤其是在环保、能源等应用场景下，传统催化剂的稳定性差、易失活，导致使用寿命和经济效益受到限制。本专利技术通过优化元素配比，采用乙醇溶剂和空气退火等方式，克服了这些技术障碍。
15、首先，本专利技术通过精确控制co、mn和ru的配比，增强了材料的化学稳定性，有效提高了催化剂的活性和长效稳定性。这种元素优化使得生成的纳米材料在实际应用中表现出良好的耐久性，尤其适用于工业中的高频率使用环境。此外，合成工艺中引入低温退火和空气氧化步骤，使纳米结构更加稳定，有效避免了高温工艺带来的晶格缺陷和材料失活的问题。
16、其次，本专利技术利用常规的乙醇溶剂和水浴反应，在相对温和的条件下实现了金属前驱体的均匀分散，避免了传统工艺中的复杂多步处理。通过低温退火和空气氧化，制备出具有高比表面积和良好孔隙结构的纳米催化剂，大幅提升了材料的吸附和反应效率。此外，经过精确控制的氧化环境，材料中的mn元素能够有效改善氧化活性，从而增强了材料的催化效果。
17、此外，该方法显著减少了对昂贵气体保护设备的依赖，使得工艺更简化、成本更低，便于实现工业规模生产。常温下的超声溶解及后续低温处理使合成过程更安全和易操作，适合大规模连续生产。结合退火温度的合理设置，材料形成过程中无需复杂的反应控制和设备调整，满足了高效、简便的产业化要求。
18、在材料纯度和产品一致性方面，本专利技术进一步通过多次水和乙醇洗涤去除杂质，确保了最终材料的高纯度和良好晶体结构。由此制备的co2mn0.1ru0.9o4纳米结构表现出卓越的催化和吸附性能，适用于电催化、环境净化等广泛领域，满足高性能催化材料的市场需求。
19、最后，本专利技术在环境保护和资源利用方面表现出显著的优越性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种合成Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的合成Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构的方法，其特征在于，所述步骤一中MnN2O6·4H2O为0.0251克，RuCl3为0.2349克，Co(NO3)2·6H2O为0.498克，乙醇为10毫升。
3.如权利要求1所述的合成Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构的方法，其特征在于，所述步骤二中水浴温度保持在60℃，持续12小时。
4.如权利要求1所述的合成Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构的方法，其特征在于，所述步骤三中干燥温度为60℃。
5.一种由权利要求1-4任意一项所述的合成Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构的方法合成的Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构在酸性条件下水分解的应用。
6.一种OER催化剂，包括由权利要求1-4任意一项所述的合成Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构的方法合成的Co2Mn0.1Ru0.9O4纳米结构。
【技术特征摘要】
1.一种合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法，其特征在于，所述步骤一中mnn2o6·4h2o为0.0251克，rucl3为0.2349克，co(no3)2·6h2o为0.498克，乙醇为10毫升。
3.如权利要求1所述的合成co2mn0.1ru0.9o4纳米结构的方法，其特征在于，所述步骤二中水浴温度保持在60℃，持续12小时...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·萨伊德，吕维强，梅宗维，牛英华，穆罕默德·索海尔，阿奇姆汗，皮尔穆罕默德伊斯梅尔，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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