Ru/WO3-W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片的制备及其电催化应用制造技术

本发明专利技术涉及Ru/WO3‑

【技术实现步骤摘要】
Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片的制备及其电催化应用


[0001]本专利技术涉及Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片的制备及其电催化应用，属于材料的制备和应用领域。

技术介绍

[0002]随着传统化石能源的用量逐渐增多，寻找绿色能源成为研究的热点。电催化分解水是目前绿色催化的前沿课题。WO3材料在光催化领域取得了一系列的进展，但在电催化领域活性较弱。通过Ru负载、形成异质结构，构建Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片，有效催化水还原制氢。
[0003]增加缺陷位、形成表面异质结构，已经被证明可以增加表面活性位点，高效催化水还原。例如：Du等利用CVD法制备了WO3‑
x
纳米盘，在室温下，其电催化0.5mol/L的H2SO4电解液，在185mV水还原性能达到10mA/cm2(ACS Applied Materials&Interfaces,2016,8,18132
‑
18139)。Chai等以WO3为原料，构建了WS2/WO3异质结构纳米片；以0.5mol/L的H2SO4为电解液，电催化水还原的性能为395mV达到10mA/cm2(Materials Chemistry and Physics,2017,197,123
‑
128)。Zhang等以H2WO4为前驱体，构建了CoSe2/WSe2/WO3杂化纳米线，以1mol/L的KOH为电解液，电催化水还原的性能为110mV达到10mA/cm2(Journal of Alloys and Compounds,2018,768,889
‑
895)。因此，通过调变WO3表面结构，可以有效改变其本征性能，对水还原催化剂的构建具有指导作用。
[0004]氢能源是实现国民经济绿色化的理想能源之一。通过杂原子工程、表面电子结构调变，形成Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳，实现有效的电催化水还原，具有重要的实践意义。

技术实现思路
：
[0005]本专利技术旨在提供Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片的制备及其电催化应用。
[0006]基于上述目的，本专利技术所涉及的技术方案如下：
[0007](1)Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片的制备：将25mg
‑
35mg宽度为100
‑
300nm的m
‑
WO3纳米片(JCPDS#43
‑
1035)，100
‑
150mg三(羟甲基)氨基甲烷，40
‑
60mg盐酸多巴胺，分散到40
‑
60mL乙醇和40
‑
60mL水中，干燥后，将其与15
‑
25mg RuCl3分散到40
‑
60mL水中，干燥后，其与130
‑
170mg三聚氰胺研磨混合，放入管式炉中，在Ar氛围中450
‑
550℃加热1
‑
3h，得到氮掺杂碳纳米片包覆封装的WO3‑
W2N异质结纳米片，氮掺杂碳纳米片上边负载Ru纳米粒子，即Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片。上述的制备方法，所述Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片中WO3、W2N形成异质结构，WO3‑
W2N异质结纳米片被氮掺杂碳纳米片包覆，Ru粒子尺寸为0.8
‑
3nm，WO3‑
W2N异质结纳米片宽度为60
‑
320nm，氮掺杂碳纳米片尺寸为300
‑
600nm，WO3晶相归属于标准卡片JCPDS#43
‑
1035，W2N晶相归属于标准卡片
KOH中，电压为100V时电流密度为10mA/cm2。
[0018]实施例3
[0019]Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片的制备及其电催化应用：将35mg宽度为100
‑
300nm的m
‑
WO3纳米片(JCPDS#43
‑
1035)，150mg三(羟甲基)氨基甲烷，60mg盐酸多巴胺，分散到60mL乙醇和60mL水中，干燥后，将其与25mg RuCl3分散到60mL水中，干燥后，其与170mg三聚氰胺研磨混合，放入管式炉中，在Ar氛围中550℃加热3h，得到氮掺杂碳纳米片包覆封装的WO3‑
W2N异质结纳米片，氮掺杂碳纳米片上边负载Ru纳米粒子，即Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片；上述的制备方法，所述Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片中WO3、W2N形成异质结构，WO3‑
W2N异质结纳米片被氮掺杂碳纳米片包覆，Ru粒子尺寸为0.8
‑
3nm，WO3‑
W2N异质结纳米片宽度为60
‑
320nm，氮掺杂碳纳米片尺寸为300
‑
600nm，WO3晶相归属于标准卡片JCPDS#43
‑
1035，W2N晶相归属于标准卡片JCPDS#25
‑
1257；将Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片在电催化水还原反应中应用；电催化水还原反应，在1mol/L KOH中，电压为60V时电流密度为10mA/cm2。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片的制备其特征在于，包括以下步骤：将m
‑
WO3纳米片，三(羟甲基)氨基甲烷，盐酸多巴胺，分散到乙醇和水中，干燥后，将其与RuCl3分散到水中，干燥后，其与三聚氰胺研磨混合，放入管式炉中，在Ar氛围中加热h，得到上下两层氮掺杂碳纳米片包覆的WO3‑
W2N异质结纳米片，氮掺杂碳纳米片上边负载Ru纳米粒子，即Ru/WO3‑
W2N异质结纳米片/氮掺杂碳纳米片。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述m
‑
WO3纳米片质量为25mg
‑
35mg，宽度为100
‑
300nm，m
‑
WO3纳米片晶相归属于标准卡片JCPDS#43
‑
1035。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三(羟甲基)氨基甲烷为100
‑
150mg，盐酸多巴胺为40
‑
60mg，乙醇为40
‑
60mL，水为40
‑
60mL中，干燥后，将其与15
‑
25mg RuCl3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠成，王文嫔，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：