[發明專利]一種RuO2

有效

• 申請號: 202110326055.1
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113073336B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 王建國;季文凱;包志康;張世杰;丁磊
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25B1/01
• 分類號: C25B1/01;C25B11/031;C25B11/052;C25B11/061;C25B11/075;C23C18/12
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種RuO₂泡沫鎳復合電極及其制備方法和應用，本發明的復合電極以RuO₂為活性組分，RuO₂負載于泡沫鎳載體上，每平方厘米的泡沫鎳上負載的RuO₂含量在0.19mg?0.57mg之間。將本發明的復合電極作為工作電極用于電解重水制氘氣，其電解過程主要是典型的三電極體系電解重水的過程。本發明的電解過程精簡高效，可快速產生純凈的氘氣，復合電極的制備一步完成，同時制備得到的復合電極具有良好的穩定性。

技術領域

本發明屬于材料制備與應用技術領域，具體涉及一種RuO₂泡沫鎳復合電極及其制備方法和應用。

背景技術

氘是氫的同位素，化學符號為D或2H，常溫下氘氣是一種無色、無味的可燃性氣體，在地球上的豐度為0.015%，它在普氫中的含量很少，且大多以重水D₂O即氧化氘形式存在于海水與普通水中。氘是氫的同位素，又稱重氫，由一個質子、一個中子和一個電子組成，由1931年美國 H.C.尤里和F.G.布里克維德在液氫中發現氘。海水中氘的質量濃度大約為30mg/L。作為氫氣的同位素，氘氣在軍事、核能和光纖制造上均有廣泛的應用。

目前氘氣的制備技術主要有液氫精餾技術、電解重水技術、金屬氫化物技術、激光技術、氣相色譜技術等，其中電解重水技術采用電解水裝置，以堿金屬的氘氧化物為電解質或固體聚合物電解重水，雖然通過該技術制備氘氣純度較高，但仍需要對已制備的氘氣進一步純化。純化的重點是去除雜質，降低氘氣所含的氫同位素即雜質氕，但氕去除難度較大，處理工藝十分復雜。為了改進這種電解重水的技術，采用傳統的電化學三電極體系直接電解重水產氘氣的方法，這種方法能夠有效地改進電解重水去除雜質的過程，產生的氣體完全是氘氣并沒有氕的存在。

但是電化學三電極體系直接電解重水的過程中能耗問題也十分突出，應用中應降低工作電壓，提高能量效率，而其中采用的工作電極也在發揮著至關重要的作用，不僅能降低過電勢，加快產氘的反應進程，而且可以以節能的方式溫和地大量地產生純度較高的氘氣。其中改進電解設備的主要策略有：減小電極間距離、提高工作壓力、提高工作溫度、改變電極材料、使用添加劑等。總的來說，采用電化學直接電解重水制氘存在電解和工作電極兩方面的問題，而關鍵在于解決高效持久的產氘工作電極的制備問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種RuO₂泡沫鎳復合電極及其制備方法和應用，本發明的RuO₂泡沫鎳復合電極具備綠色廉價，高效催化的特點，具有較大的工業制氘應用前景。

所述的一種RuO₂泡沫鎳復合電極，其特征在于該復合電極以RuO₂為活性組分，RuO₂負載于泡沫鎳載體上，每平方厘米的泡沫鎳上負載的RuO₂含量在0.19mg-0.57mg之間。

所述的一種RuO₂泡沫鎳復合電極的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將釕前驅體加入到正丁醇中，超聲分散均勻，得到釕前驅體-正丁醇溶液備用；泡沫鎳用濃度0.5wt.%的稀鹽酸浸泡10min，將泡沫鎳取出并用水將其表面殘留的鹽酸沖洗干凈，干燥，即得到處理干凈的泡沫鎳備用；

2）將步驟1）所得釕前驅體-正丁醇溶液滴涂在處理干凈的泡沫鎳上，然后在馬弗爐中于空氣環境下高溫煅燒；煅燒結束后自然冷卻至室溫，即制得所述的RuO₂泡沫鎳復合電極。

所述的一種RuO₂泡沫鎳復合電極的制備方法，其特征在于步驟1）中，所述釕前驅體為氯化釕，釕前驅體的質量與正丁醇的體積之比為20-40:1，優選為30:1，質量的單位是mg，體積的單位是mL。