[发明专利]氧、氮掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂及制备方法和应用方法

权利要求书

1.一种氧、氮掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂，其特征在于包括载体以及载体包覆的活性组分；所述载体为片状氮、氧掺杂的碳；所述活性组分为钌-M合金纳米颗粒；其中：O质量含量为5％-12％，N质量含量为1％-7％，Ru质量含量为1％-10.4％，钌-M合金中摩尔比为Ru﹕M＝1﹕1～3.5。

2.根据权利要求1所述氧、氮掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂，其特征在于：所述钌-M合金中Ru与M以0价态存在；所述O以C-O、C＝O和金属O形式存在，N以吡啶N、吡咯N和金属N形式存在。

3.根据权利要求1所述氧、氮掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂，其特征在于：所述钌-M合金纳米颗粒中的M为铁、钴或镍。

4.根据权利要求1所述氧、氮掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂，其特征在于：所述钌-M合金纳米颗粒粒径0.5-100nm。

5.一种权利要求1～4任一项所述氧、氮掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将0.01-100mg的单宁酸加入到30-120mL的蒸馏水中，再加入钌前驱体溶液0.01-6mL与0.01-800mg的M前驱体，搅拌20-120min后加入200-600mg的石墨相氮化碳g-C₃N₄，并超声处理0.5-5h，之后将混合液在40-80℃条件下蒸干溶剂；剩余固体在惰性气体氛围下，在300-400℃下，保温1-4h，得到Ru-M/g-C₃N₄固体；

步骤2：将400-700mg的Ru-M/g-C₃N₄固体加入到40-120mL的甲醇或乙醇溶液中，超声10-60min后得到Ru-M/g-C₃N₄固体分散液，之后将40-120mL的含有200-500mg的盐酸多巴胺的甲醇或乙醇溶液加入到上述分散液中，搅拌均匀后再加入三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液，室温搅拌4-48h，过滤洗涤干燥，得到聚多巴胺PDA包覆的Ru-M/g-C₃N₄固体即Ru-M/g-C₃N₄@PDA；

步骤3、将Ru-M/g-C₃N₄@PDA固体在惰性气体氛围下进行热解：先在250-600℃下保温0.5-4h，再在700-1200℃下保温0.5-4h，得到氮、氧掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述M前驱体为硝酸M、氯化M、醋酸M以及其水合金属盐。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述钌前驱体溶液为三氯化钌和/或醋酸钌水溶液。

8.根据权利要求5或7所述的方法，其特征在于：所述钌前驱体溶液浓度为0.01mg/mL-10mg/mL。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤2的甲醇或乙醇溶液替换为甲醇和乙醇任意比例混合溶液。

10.一种权利要求1～4任一项所述氧、氮掺杂碳包覆钌-M合金纳米颗粒催化剂应用方法，其特征在于：催化剂用于电解水制氢。