本发明涉及催化材料制备的，具体涉及一种用于酸性析氧反应的ruo2/moo3复合纳米线电催化剂及其制备方法。
背景技术：
1、电催化水制氢，在可再生能源利用和存储技术中起着至关重要的作用。然而，在众多电解水技术中，质子交换膜水电解槽(pemwe)在整体水分离方面有许多优势，如更高的传质速度、产物纯度以及反应效率等，在实际应用中有更多的前景。由于析氧反应动力学缓慢，开发高效的析氧电催化剂降低反应能垒，促进反应进行并减少能耗是重要目标。虽然发展了大量高效且稳定的碱性催化剂，但是酸性析氧反应催化剂的发展仍然未达到期望。特别是，由于高氧化性和腐蚀性的环境，大多数析氧电催化剂在酸性条件下的寿命是一个巨大的挑战。因此，开发在酸性介质中高效且稳定的析氧电催化剂具有挑战性与重要意义。
2、作为最便宜的铂族金属元素钌，氧化钌对含氧中间体具有较适宜的结合能而表现出较高的活性，呈现出替代氧化铱作为pemwe阳极催化剂的巨大潜力。尽管氧化钌具有优异的催化活性，但其催化稳定性由于钌的过度氧化导致的溶解而严重不足。因此通过简单有效的方法合成氧化钌基复合电催化剂并提高其稳定性具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提出一种用于酸性析氧反应的ruo2/moo3复合纳米线电催化剂及其制备方法。
2、为实现其目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种用于酸性析氧反应的ruo2/moo3复合纳米线电催化剂，所述电催化剂是由ruo2与moo3纳米颗粒堆积而成的纳米线，所述纳米线的直径为30～50nm、长度为1～5μm，其中ruo2与moo3的摩尔比为9:1～8:2。
4、优选的，所述电催化剂中，ruo2与moo3的摩尔比为8.5:1.5。
5、本发明的目的还在于提供一种制备用于酸性析氧反应的ruo2/moo3复合纳米线电催化剂的方法，具体包括如下步骤：
6、步骤1：制备静电纺丝溶胶：
7、将聚乙烯吡咯烷酮和三氯化钌分别溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，将钼酸铵溶解于去离子水中，然后将三氯化钌溶液滴入聚乙烯吡咯烷酮溶液中，搅拌4～8小时，再滴入钼酸铵溶液，搅拌8～12小时，得到静电纺丝溶胶；
8、步骤2：静电纺丝制备纳米纤维：
9、将静电纺丝溶胶静置1～2小时后，放入注射器中，用静电纺丝系统静电纺成纳米纤维；
10、步骤3：制备ruo2/moo3复合纳米线电催化剂：
11、将纳米纤维在空气中暴露20～24小时，然后将纳米纤维转移到石英管中，在空气气氛中200～500℃煅烧4～8小时，冷却至室温后，得到ruo2/moo3复合纳米线电催化剂。
12、优选的，步骤1中，所述静电纺丝溶胶中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为100～200mg/ml、三氯化钌的浓度为10～30mg/ml、钼酸铵的浓度为1～10mg/ml，n,n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为2:1～6:1。
13、进一步优选的，步骤1中，所述静电纺丝溶胶中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为130～150mg/ml、三氯化钌的浓度为20～25mg/ml、钼酸铵的浓度为2～4mg/ml，n,n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为4:1～5:1。
14、优选的，步骤2中，将静电纺丝溶胶用静电纺丝系统以1～10μl/min的流速从注射泵中喷射出来，金属针与铝箔之间的距离固定在15～20cm，外加磁场为10～14kv。
15、优选的，步骤3中，在空气气氛中350℃煅烧5～8小时。
16、优选的，步骤3中，所述煅烧的升温速率为2～5℃/min
17、本发明的有益效果：
18、1.本发明通过简单的静电纺丝/煅烧方法合成二元ruo2/moo3复合纳米线，该纳米线由ruo2与moo3纳米颗粒堆积而成，因此具有大量的异质结界面，使得酸性电催化分解水析氧的性能显著提高，析氧性能远优于商业ruo2与自制ruo2纳米线，在1.5v时的电流密度为82.7ma cm-2，10ma cm-2的电流密度下过电势仅为167mv，并且抑制了ru的溶解，在酸中能够连续工作300小时，性能稳定。原位实验和理论计算表明，ruo2/moo3的纳米尺度的相近性特征创造了丰富的二元界面，在界面处，ruo2上形成的氧中间体向moo3溢流。因此，moo3的晶格氧代替ruo2的晶格氧参与氧-氧中间体的形成，避免了ruo2上氧空位的形成。进而可以抑制ruo2表面钌种的过度氧化，从而提高在酸性电解质中的析氧催化稳定性。
19、2.本发明为高活性、高稳定性的酸性析氧反应提供了一种新的电催化剂，且制备方法简单、环保，易于控制及可规模化，适用性强，可推广到其他电催化器件的制备及规模化生产。
1.一种用于酸性析氧反应的ruo2/moo3复合纳米线电催化剂，其特征在于，所述电催化剂是由ruo2与moo3纳米颗粒堆积而成的纳米线，所述纳米线的直径为30～50nm、长度为1～5μm，其中ruo2与moo3的摩尔比为9:1～8:2。
2.根据权利要求1所述的用于酸性析氧反应的ruo2/moo3复合纳米线电催化剂，其特征在于，所述电催化剂中，ruo2与moo3的摩尔比为8.5:1.5。
3.制备权利要求1或2所述的电催化剂的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备电催化剂的方法，其特征在于，步骤1中，所述静电纺丝溶胶中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为100～200mg/ml、三氯化钌的浓度为10～30mg/ml、钼酸铵的浓度为1～10mg/ml，n,n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为2:1～6:1。
5.根据权利要求3所述的制备电催化剂的方法，其特征在于，步骤1中，所述静电纺丝溶胶中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为130～150mg/ml、三氯化钌的浓度为20～25mg/ml、钼酸铵的浓度为2～4mg/ml，n,n-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为4:1～5:1。
6.根据权利要求3所述的制备电催化剂的方法，其特征在于，步骤2中，将静电纺丝溶胶用静电纺丝系统以1～10μl/min的流速从注射泵中喷射出来，金属针与铝箔之间的距离固定在15～20cm，外加磁场为10～14kv。
7.根据权利要求3所述的制备电催化剂的方法，其特征在于，步骤3中，在空气气氛中350℃煅烧5～8小时。
8.根据权利要求3所述的制备电催化剂的方法，其特征在于，步骤3中，所述煅烧的升温速率为2～5℃/min。
