【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水制氢材料，特别涉及一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氢气作为全新一代的绿色能源，具有可再生、热值高、无污染等优点，用氢气代替化石燃料是实现目标的重要步骤。电催化裂解水制备氢和氧燃料被广泛认为是一种具有成本效益的、取之不尽用之不竭的清洁能源技术，将其与可再生能源收集设施结合起来可有效地将可再生能源产生的间歇性电能转化为更易储存的氢气。
2、碱性电解水制氢技术是目前世界范围内商业水平最高、应用最广泛的电解水制氢技术，具有成本低、运行时间长的优点。目前，铂/碳(pt/c)和氧化钌(ruo2)/氧化铱(iro2)分别是her和oer的商用电催化剂，然而其储量不足、成本高、稳定性差限制了其大规模实际应用。其中钌基材料因其在碱性条件下突出的析氧反应催化性能以及在贵金属中价格最便宜等优点而受到研究者的广泛关注。
3、然而，作为高效易于工业化的水分解催化剂，如何在极低的贵金属用量下保持催化活性、以及尽可能的提高钌基材料的原子利用率，仍是钌基材料研究者们亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂及其制备方法和应用，本专利技术的目的在于解决现有电解水制氢存在的能耗高、催化剂价格昂贵、稳定性差的问题，提出一种制备工艺简单，且贵金属用量极低的生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂的制备方法，以及研究其在电化学分
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂的制备方法，包括如下步骤：
4、将泡沫镍依次进行去油清洗、真空干燥处理，得到处理泡沫镍；
5、将处理泡沫镍置于钌源水溶液中并进行水热反应，反应结束后清洗并翻面，清洗掉泡沫镍表面的溶液，继续置入钌源溶液中进行水热反应，反应结束后经清洗、真空干燥，得到钌沉积泡沫镍；
6、将钌沉积泡沫镍进行氧化退火处理，退火过程使得外层的ru被氧化为ruo2，并使得ruo2包覆于ru的外侧，得到生长在泡沫镍上ruo2@ru花状纳米球电催化剂。
7、优选的，所述去油清洗的方法为：依次使用1-5mol/l的盐酸、乙醇、超纯水对泡沫镍进行超声清洗。
8、优选的，所述钌源选自+3价的可溶性钌盐，理论上+3价的可溶性钌盐均能够应用于本申请，但是由于硝酸钌、硫酸钌等属于危化品、且污染性高，所以于本申请中考虑以三氯化钌为原料进行反应。
9、优选的，所述钌源水溶液的浓度为0.6-1.0mg/ml，所述泡沫镍的面积为3×3cm2、厚度为1mm，此为实验室制备的量，若投入生产可按比例进行扩大。
10、优选的，所述水热反应的条件为：于80-160℃下水热反应6-24h。
11、优选的，所述氧化退火处理的操作为：于200-300℃下，升温速率为5-10℃/min，空气气氛退火1-3h。
12、本专利技术还保护了上述制备方法制得的生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂，所述ruo2@ru花状纳米球电催化剂在泡沫镍上负载量为0.2-0.4mg/cm2。
13、本专利技术还保护了生长在泡沫镍上ruo2@ru花状纳米球电催化剂在制备电解水催化电极中的应用。
14、优选的，所述电解水催化反应的方法为：将可逆氢电极作为参比电极，铂片电极作为对电极，与生长有ruo2@ru花状纳米球电催化剂的泡沫镍作为工作电极组成三电极体系，连接到电化学工作站上，以质量分数为10-30％的氢氧化钾的水溶液为电解液，进行电解。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
16、1、本专利技术采用水热烧结法制得了生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂，其中ruo2@ru花状纳米球与泡沫镍材料表面既有如共价键、金属键的化学键直接的结合也有物理吸附力存在。
17、2、本专利技术解决了“在极低的贵金属用量下保持催化活性、以及尽可能的提高钌基材料的原子利用率”的问题，解决上述技术问题的原因是：泡沫镍大比表面积为纳米花球提供了更多的生长位点，使得纳米花球分布更分散，避免团聚作用，使其在极低用量下就能获得较好的电催化性能，同时泡沫镍优秀的导电性也是该催化剂性能优异的原因之一；另外，ruo2@ru花状纳米球为核壳结构，外层的二氧化钌在电解过程中更好的保护了内层的钌单质，使其在电解过程中长期保持较好的催化活性。
18、3、本专利技术制得的催化材料具有良好的电解水催化性能，在碱性电解条件下表现出好的结构稳定性和高的析氧/析氢催化活性，其制备工艺简单，电极组分及种类可调，具有较好的应用前景。
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1.一种生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述去油清洗的方法为：依次使用1-5mol/L的盐酸、乙醇、水对泡沫镍进行超声清洗。
3.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述钌源选自+3价的可溶性钌盐。
4.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述钌源水溶液的浓度为0.6-1.0mg/mL，所述泡沫镍的体积为3×3×1cm3。
5.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的条件为：于80-160℃下水热反应6-24h。
6.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化退火处理的操作为：于200-300℃下，升温速率为5-10℃/
7.权利要求1-6任一项所述制备方法制得的生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂，其特征在于，所述RuO2@Ru花状纳米球电催化剂在泡沫镍上的负载量为0.2-0.4mg/cm2。
8.一种权利要求7所述的生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂在制备电解水催化电极中的应用。
9.根据权利要求8所述的生长在泡沫镍上的RuO2@Ru花状纳米球电催化剂在制备电解水催化电极中的应用，其特征在于，所述电解水催化反应的方法为：将可逆氢电极作为参比电极，铂片电极作为对电极，与生长有RuO2@Ru花状纳米球电催化剂的泡沫镍作为工作电极组成三电极体系，连接到电化学工作站上，以质量分数为10-30％的氢氧化钾水溶液为电解液，进行电解。
...【技术特征摘要】
1.一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述去油清洗的方法为：依次使用1-5mol/l的盐酸、乙醇、水对泡沫镍进行超声清洗。
3.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述钌源选自+3价的可溶性钌盐。
4.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述钌源水溶液的浓度为0.6-1.0mg/ml，所述泡沫镍的体积为3×3×1cm3。
5.根据权利要求1所述的一种生长在泡沫镍上的ruo2@ru花状纳米球电催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的条件为：于80-160℃下水热反应6-24h。
6.根据权利要求1所述的一种...
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