一种电解水产氢用中空笼状双壳层碳/Ru复合微球及其制备方法技术

本发明专利技术属于电解水产氢领域，特别涉及一种电解水产氢用中空笼状双壳层碳/Ru复合微球及其制备方法。以聚苯乙烯微球为模板，先后通过二氧化钛和多巴胺的包覆、碳化处理和氢氟酸溶液刻蚀，制备出氮掺杂的中空笼状双壳层碳球。再以RuCl

【技术实现步骤摘要】
一种电解水产氢用中空笼状双壳层碳/Ru复合微球及其制备方法
本专利技术属于电解水产氢领域，特别涉及一种电解水产氢用中空笼状双壳层碳/Ru复合微球及其制备方法。
技术介绍
传统化石燃料的过度使用造成了严重的环境污染，迫使人们寻找更加清洁、可再生的能源。在众多的能源中，氢气是一种绿色无污染、能量密度大且来源广泛的清洁能源。在各种制氢方法中，电解水制氢是最为经济有效的方法。铂（Pt）基催化剂是公认的最为有效的电解水析氢催化剂，但是其价格昂贵且储量低，限制了铂基催化剂的大规模应用。相对于铂，钌（Ru）是一种较为廉价的贵金属催化剂，拥有和铂类似的氢结合能，能在极小的过电位下产生相对快速的动力学和高反应速率，因而受到了研究者的广泛关注。然而，纯金属的纳米催化剂通常容易团聚，不能与溶液充分接触，导致催化效率降低。在以往的研究中，人们通常将催化剂负载在合适的载体上，如石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维等。催化剂载体应当具有的特征有：具有合理的孔结构以及高的比表面积，使催化剂尽可能均匀分散，确保液相和气相传质过程的顺利进行；具有良好的热及化学稳定性，保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解水产氢用中空笼状双壳层碳/Ru复合微球，其特征在于，该复合微球中心具有中空的空腔，球壁由内外两层碳壳组成，两层碳壳之间具有空隙，内外碳壳层表面具有直通的大的介孔，两层碳壳内外壁上均负载有Ru纳米颗粒，所述内层碳壳的厚度为8-30nm，所述外层碳壳的厚度为15-50nm，所述碳球内外层碳壳之间拥有10-40nm的空隙，所述碳壳层表面的直通介孔尺寸为15-100nm，所述负载在微球内外壁上的Ru纳米颗粒的尺寸为1.5-4.5nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种电解水产氢用中空笼状双壳层碳/Ru复合微球，其特征在于，该复合微球中心具有中空的空腔，球壁由内外两层碳壳组成，两层碳壳之间具有空隙，内外碳壳层表面具有直通的大的介孔，两层碳壳内外壁上均负载有Ru纳米颗粒，所述内层碳壳的厚度为8-30nm，所述外层碳壳的厚度为15-50nm，所述碳球内外层碳壳之间拥有10-40nm的空隙，所述碳壳层表面的直通介孔尺寸为15-100nm，所述负载在微球内外壁上的Ru纳米颗粒的尺寸为1.5-4.5nm。


2.一种根据权利要求1制备电解水产氢用中空笼状双壳层碳/Ru复合微球的方法，其特征在于，制备过程包括下述步骤：

聚苯乙烯模板微球的制备：量取10-20mL的苯乙烯（St），将其滴加在70-150mL去离子水中，通高纯氮气搅拌30min，加热至70℃，然后加入20mL含0.1-0.5g过硫酸钾（KPS）的去离子水溶液作为引发剂，在70℃下搅拌12h即可获得直径为300-600nm的聚苯乙烯（PS）微球；

PS/聚多巴胺（PDA）复合微球的制备：取0.2-1.0g步骤中制备的PS微球超声分散于80-160mL乙醇∶水=1∶3的混合溶剂中，超声分散之后加入0.1-0.5g三羟基氨基甲烷（Tris）和0.3-1.3g多巴胺（DA），常温下混合搅拌24小时，DA在PS微球表面聚合即可得到PS/PDA复合微球；

PS/PDA/TiO2复合微球的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志民，姚亮，王瑞娟，陈永，赵自勇，付建伟，陈加福，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41