二氧化钌纳米团簇碳复合材料

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二氧化钌纳米团簇碳复合材料

　　二氧化钌是一种具有特殊性质的氧化物，与多数氧化物相比，二氧化钌具有优异的导电性能，同时钌元素具有O〜+8价所有不同价态的化合物。二氧化钌在不同价态的转变中材料内部应力小，结构稳定，这些性质决定了，二氧化钌在光催化，热点，锂电池，超电池，电催化，析氯催化等多种领域具有广泛应用。目前常见的制备二氧化钌的方法有钌氧化法，水解法，溶胶凝胶法，电化学沉积法，热化学分解法等。US 20130059078 Al公开一种仙02材料的制备方法，该方法采用一种有机金属原子沉积得到种子层，然后用仙04蒸汽做前驱体，RuO 4与种子层反应，形成RuO 2膜。该方法中仙04属于易燃易爆品，易挥发，不宜存储，导致生产操作的困难。US 20080058200公开一种制备聚合物负载过渡金属团簇的方法，该方法先将过渡金属(比如钌)与可交联聚合物形成胶束，随后加入交联剂使其发生交联反应，即可形成负载于聚合物的过渡金属团簇。该方法虽然操作简单，但是由于过渡金属原子表面与聚合物结合，覆盖了大部分的表面活性点位，对材料在储能，催化，传感等需要大比表面积的应用领域带来了诸多限制。

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种简易的无保护剂还原法制备出尺寸细小，粒度均一，分散良好的二氧化钌纳米团簇/碳复合纳米材料。本发明的制备方法普遍适用于多种金属或其氧化物纳米团簇的制备，且本发明的制备方法具有工艺设备简单，产率高，产量大，成本低，无污染，易于实现工业化规模生产等特点，因此具有广阔的应用前景。技术方案如下：

(a)配制钌前驱体溶液，同时配制新鲜的还原剂；

(b)将新配制的还原剂水溶液滴加到钌前驱体溶液中，当pH为4.0〜5.2，例如为4.0,4.2,4.4,4.7,4.8,4.9,5.0,5.1,5.2等时，此pH值可保证钌离子的还原，同时又不至于使钌团簇发生团聚，停止滴加，继续搅拌，获得可稳定分散于水中的钌纳米团簇；

(C)将碳基材料或其在水中的分散液加入到步骤(b)制得的钌纳米团簇的分散液中，得到舒纳米团簇/碳复合材料；

(d)将步骤(C)所得的钌纳米团簇/碳复合材料在高温下煅烧，单质钌即氧化变成二氧化钌，获得二氧化钌纳米团簇/碳复合材料。

该方法可以方便的获得多种不同金属的纳米团簇材料，同时以水合质子作为配体，不需要添加额外的有机试剂作为保护剂，避免了团簇材料在应用中由于难以清洗表面覆盖的配体而影响材料性能的问题，所得到的纳米团簇/碳复合材料中，纳米团簇可以很好的转移并均匀地分散于碳基体表面，有效防止纳米团簇材料团聚。将团簇材料和碳材料有效结合形成复合结构，这种复合结构保持了团簇材料高比表面积的特点，在储能、催化、传感等领域有巨大的应用潜力。制备的二氧化钌纳米团簇/碳复合材料可用于超级电容器电极，由于具有大的比表面积、优良的电子导电和质子传输能力，因而具有快速充放电的能力，具有较高的比容量和优良的大电流放电性能，能够有效地提高电极的能量密度和功率密度。