Ru-W2N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

【技术实现步骤摘要】
Ru
‑
W2N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
‑
W2N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]环境污染的加剧，迫使人类社会寻找绿色能源。在发展过程中，发现氢能具有较好的应用前景。W2N材料发现在传统催化领域具有类贵金属的性能，但在电催化水还原反应中活性低。通过调变W2N材料，制备Ru
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片，其在电催化水还原中有更稳定的性能。
[0003]形貌可控合成、实现材料的负载等方法都能有效提高催化活性。例如：Zeng等利用多步法实现了WO3‑
x
‑
W2N异质结构纳米棒，其具有较好的锂离子电池性能，在0.1A/g时，可逆容量为366.6mAh/g(Chemical Engineering Journal,2022,435,135188)。Xu等构建了W2N/WC纳米纤维，其具有较高的光电催化性能，495mV时，电流密度为50mA/cm2(RSC Advances,2021,11,20285
‑
20291)。Wu等利用WCl6和氧化石墨烯(GO)合成了W2N纳米棒
‑
graphene复合杂化材料，其具有较高的电催化氧还原性能，起始电动势为0.71V(International Journal of Hydrogen Energy,2017,42,25924
‑
25932)。综上，改变W2N存在形式，可以改变其催化性能，这对电催化析氢反应具有作用。
[0004]寻找新兴能源是国家发展的必然趋势，利用可空调变合成Ru
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片，在电催化水还原反应中表现出稳定的催化活性，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
‑
W2N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
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W2N纳米片
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氮掺杂碳纳米片的制备：将20mg
‑
40mg宽度为90
‑
320nm的m
‑
WO3纳米片(JCPDS#43
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1035)，120
‑
180mg三(羟甲基)氨基甲烷，50
‑
70mg盐酸多巴胺，分散到50
‑
70mL乙醇和50
‑
70mL水中，干燥后，将其与20
‑
40mg RuCl3分散到50
‑
70mL水中，干燥后，其与150
‑
190mg三聚氰胺研磨混合，放入管式炉中，在Ar氛围中700
‑
750℃加热2
‑
4h，得到氮掺杂碳纳米片包覆封装的W2N纳米片，氮掺杂碳纳米片上边负载Ru纳米粒子，即Ru
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片。上述的制备方法，所述Ru
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片中W2N纳米片被氮掺杂碳纳米片包覆封装，Ru粒子尺寸为1
‑
2nm，W2N纳米片宽度为70
‑
350nm，氮掺杂碳纳米片尺寸为260
‑
620nm，W2N晶相归属于标准卡片JCPDS#25
‑
1257。
[0008](2)一种上述的制备方法制备得到的Ru
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片在电催化水还原反应中的应用；电催化水还原反应，以玻碳为电极，在1mol/L KOH中，电压为100
‑
160
[0009]mV时电流密度为10mA/cm2，在0.5mol/L H2SO4中，电压为100
‑
200mV时电流密度为10mA/cm2。
[0010]本专利技术具有如下优点：
[0011]1)利用RuCl3，m
‑
WO3纳米片等，调变合成了采用热分解的工艺制备了Ru
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W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片，开发了Ru
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片的新合成路径。
[0012]2)Ru
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W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片在酸性电解液和碱性电解液电催化水还原反应中表现出稳定的性能。
附图说明：
[0013]图1是m
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WO3纳米片(JCPDS#43
‑
1035)XRD(a)和电镜(b)表征结果；图2是RRu
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片的XRD和TEM表征结果。
具体实施方式
[0014]下列实施例用来进一步说明本专利技术，但不因此而限制本专利技术。
[0015]实施例1
[0016]Ru
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W2N纳米片
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氮掺杂碳纳米片的制备及其电催化应用：将20mg宽度为90
‑
320nm的m
‑
WO3纳米片(JCPDS#43
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1035)，120mg三(羟甲基)氨基甲烷，50mg盐酸多巴胺，分散到50mL乙醇和50mL水中，干燥后，将其与20mg RuCl3分散到50mL水中，干燥后，其与150mg三聚氰胺研磨混合，放入管式炉中，在Ar氛围中700℃加热2h，得到氮掺杂碳纳米片包覆封装的W2N纳米片，氮掺杂碳纳米片上边负载Ru纳米粒子，即Ru
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W2N纳米片
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氮掺杂碳纳米片。上述的制备方法，所述RRu
‑
W2N纳米片
‑
氮掺杂碳纳米片中W2N纳米片被氮掺杂碳纳米片包覆封装，Ru粒子尺寸为1
‑
2nm，W2N纳米片宽度为70
‑
350nm，氮掺杂碳纳米片尺寸为260
‑
620nm，W2N晶相归属于标准卡片JCPDS#25
‑
1257；将Ru
‑
W2N纳米片
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氮掺杂碳纳米片在电催化水还原反应中应用；在电催化水还原反应中的应用；电催化水还原反应，以玻碳为电极，在1mol/L KOH中，电压为100mV时电流密度为10mA/cm2，在0.5mol/L H2SO4中，电压为100mV时电流密度为10mA/cm2。
[0017]实施例2
[0018]Ru
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W2N纳米片
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氮掺杂碳纳米片的制备及其电催化应用：将40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Ru
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W2N纳米片
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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50
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70mL乙醇和50
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70mL水中，干燥后，将其与RuCl3分散到50
‑
70mL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，得到氮掺杂碳纳米片包覆封装的W2N纳米片，氮掺杂碳纳米片上边负载Ru纳米粒子，即Ru
‑
W2N纳米片
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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纳米片为20mg
‑
40mg，宽度为90
‑
320nm，WO3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，120
‑
180mg三(羟甲基)氨基甲烷，50
‑
70mg盐酸多巴胺，分散到50
‑
70mL乙醇和50
‑
70mL水中，干燥后，将其与20
‑
40...

【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：