【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源材料，具体是一种钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法及其应用，尤其是电解海水中的应用。
技术介绍
1、随着全球对清洁能源的需求的持续上升，氢气(h2)由于其高能源密度约为284kjmol-1，以及环境友好的特性，越来越被认为是低碳时代的最佳能源选择。目前，h2生产的主要工业方法，包括天然气重整、甲醇重整和煤气，由于其大量的二氧化碳排放和产生其他有害副产品，造成了重大的环境挑战。电解水制氢在可再生能源的转化和储存方面具有优势，但淡水资源的稀缺和净化过程的高成本将限制电化学分解水技术的商业化应用。考虑到淡水的缺乏，海水(约占世界水资源的96.5％)电解的研究受到越来越多的关注。通过利用丰富的海水资源，与太阳能、风能等可再生能源相结合，海水电解技术有机会成为未来一种具有成本效益的和可持续的h2生产方法。
2、前辈们在合成强双功能电催化剂方面已经付出了相当大的努力，并对各种贵金属/非贵金属催化剂进行了深入的研究。pt基材料被证明是制备her的最佳金属催化剂，但其自然的稀缺性和较高的成本极大地阻碍了大规模的应用。且在由mg2+和ca2+盐沉淀引起的海水条件下表现较差。与pt相比，ru具有较低的价格，其her活性与pt相当，是一种很有前景的替代材料，受到了很大的关注。鉴于贵金属的稀缺性和高成本，一些研究人员已经采取了策略来减少这些贵金属的使用，同时保持其优良的催化性能。
3、普遍认为具备可调控的电子结构的非贵金属氧化物(tmo)有望成为低成本海水电解电催化剂。二氧化锰的结晶相具有高度的多样化和可调
4、通过简单的合成方法合成出不同晶相的mno2，当ru原子被引入二氧化锰晶格时，不同晶相的mno2的结构特征都可以被调节，从而导致不同的形态和晶体结构，进而影响催化行为，来增强其在电解海水中催化性能。因此，设计与开发ru负载在不同相的二氧化锰上的催化剂的制备方法及在电解海水中的应用是一项有创新意义的工作。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提升mn基材料在碱性海水条件下her/oer的催化性能，而提供一种钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法及其应用，当ru原子被引入二氧化锰晶格时，不同晶相的mno2的结构特征都可以被调节，从而导致不同的形态和晶体结构，进而影响催化行为，来增强其在电解海水中催化性能；本专利技术所采取的技术方案如下：
2、第一方面，提供一种钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其包括以下步骤：
3、s1：将mnso4·h2o和高锰酸钾在磁性搅拌下溶解于去离子水中，然后，将混合溶液转移到特氟隆内衬的高压釜中进行水热反应，最后通过离心、洗涤和干燥获得α-mno2；
4、或者，将mnso4·h2o和k2s2o8通过搅拌溶解在去离子水中，然后，将混合溶液转移到特氟隆内衬的高压釜中进行水热反应，最后通过离心、洗涤和干燥获得β-mno2；
5、s2：通过浸渍法将ru源负载在步骤s1制得的α-mno2或β-mno2上，然后进行退火，获得ru/α-mno2或ru/β-mno2。
6、作为优选，在步骤s1中，还原剂为mnso4·h2o；氧化剂为高锰酸钾或过硫酸钾。
7、作为优选，在步骤s1中，α-mno2的水热反应的温度为155-165℃，水热反应的时间为11-13h；
8、β-mno2的水热反应的温度为155-165℃，水热反应的时间为23-25h。
9、作为优选，在步骤s1中，所述的洗涤操作具体为用去离子水和无水乙醇的洗涤产物三次。
10、作为优选，所述的ru源具体是rucl3。
11、作为优选，在步骤s2中，所述的浸渍法是不同相的二氧化锰和rucl3分别用超纯水分散，超声均匀后把两者混合在一起，然后进行干燥，使得ru负载在不同相二氧化锰上。
12、作为优选，在步骤s2中，所述的退火方法是是在ar氛围中退火。
13、第二方面，还提供通过所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法制备得到的电催化剂，以及所述的电催化剂在电解海水中的应用。
14、本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过简单的合成方法合成出不同晶相的mno2，当ru原子被引入二氧化锰晶格时，不同晶相的mno2的结构特征都可以被调节，从而导致不同的形态和晶体结构，进而影响催化行为，来增强其在电解海水中催化性能；
15、在本专利技术的其中一个实施例中，所制备的ru/α-mno2在1mol/l koh溶液中的her过电位为29mv，oer过电位为213mv，其催化性能都超过了商业催化剂；
16、在模拟海水条件的溶液里，所制备的ru/α-mno2的her和oer性能几乎没有变化，其her过电位为35mv，oer过电位为221mv，说明ru/α-mno2在oer和cler中选择性很好，在海水电解中是一种高性能、选择性好、具有双功能的催化剂。
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1.一种钌负载于二氧化锰的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所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，MnSO4·H2O作为还原剂，高锰酸钾或过硫酸钾作为氧化剂。
3.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，制备α-MnO2的水热反应的温度为155-165℃，水热反应的时间为11-13h；
4.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述的高压釜均具有特氟隆内衬。
5.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述洗涤操作具体为用去离子水和无水乙醇洗涤产物三次。
6.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述的Ru源是指RuCl3。
7.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述的浸渍法是分别将α-MnO2和RuCl3，或，β-MnO2和RuC
8.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述的退火是在Ar氛围中退火。
9.如权利要求1-8任一项所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法制备得到的电催化剂。
10.根据权利要求9所述的电催化剂，其应用于电解海水。
...【技术特征摘要】
1.一种钌负载于二氧化锰的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所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中，mnso4·h2o作为还原剂，高锰酸钾或过硫酸钾作为氧化剂。
3.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中，制备α-mno2的水热反应的温度为155-165℃，水热反应的时间为11-13h；
4.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述的高压釜均具有特氟隆内衬。
5.根据权利要求1所述的钌负载于二氧化锰的电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述洗涤操作具体为用去离子水和无水乙醇洗涤产物三次。
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