本发明属于储氢材料，具体涉及一种富缺陷晶态ruo2多孔材料及其制备方法与应用。
背景技术：
1、随着化石能源的利用带来的环境污染问题越来越严重，清洁能源的利用越来越引起人们的关注，然而间歇性、区域性可再生能源的大规模收获需要高效的能源存储系统来存储、分配和利用电力。所以，人们对能源转换和存储的需求也日益增加，实现能源优化管理和大规模存储非常重要。质子电池具有快速扩散动力学，更环保，更安全，展现出巨大的竞争力，开发高容量氢离子电池正极材料具有重要意义。纳米多孔ruo2材料就是一种理想的高容量氢离子电池正极材料，但目前制备ruo2材料操作步骤复杂，成本高，容量低。
技术实现思路
1、本发明是为了克服现有技术中存在ruo2材料循环过程中易团聚，容量低的问题而提出的，其目的是提供一种富缺陷晶态ruo2多孔材料及其制备方法与应用。
2、本发明是通过以下技术方案实现的：
3、一种富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，包括以下步骤：
4、(ⅰ)将纯度≥99.5％，厚度为0.05mm的高纯度钽箔剪裁成1cm×2cm；
5、(ⅱ)将剪裁后的高纯度钽箔分别置于乙醇和去离子水中超声清洗，除去表面油污和杂质后，再在烘箱中进行干燥处理，完成高纯度钽箔的预处理；
6、(ⅲ)配制ps微球浆料：将ps微球(聚苯乙烯微球)和la粘结剂按质量比9:1～7:3，混合球磨8h所得，la粘结剂的质量浓度为5％，la粘结剂的溶剂为水；
7、(ⅳ)将预处理后的高纯度钽箔作为集流体，均匀涂覆浆料后，在60℃～70℃烘箱中干燥处理8h～12h，得到电极片；ps微球浆料的涂覆量为1mg/cm2～2mg/cm2；
8、(ⅴ)将烘干的电极片放在0.2mol/l的钌源溶液中浸泡10min～30min，取出静置30min～60min，用去离子水冲洗15s～30s，在烘箱中60℃～70℃干燥2h～3h；
9、(ⅵ)将步骤(ⅴ)处理后的电极片置于马弗炉中，在300℃～650℃下热处理2h～3h，即得到钽箔负载的富缺陷晶态ruo2多孔材料。
10、在上述技术方案中，所述步骤(ⅳ)烘箱干燥处理的最佳条件为60℃处理8h。
11、在上述技术方案中，所述步骤(ⅵ)热处理的最佳条件为300℃下热处理3h。
12、在上述技术方案中，所述钌源溶液为水合氯化钌的甲醇溶液；所述水合氯化钌的甲醇溶液的溶质为水合氯化钌，溶剂为甲醇，溶质浓度为0.1mol/l～0.2mol/l；所述步骤(ⅴ)浸泡时长优选为10min；静置时长优选为30min；用去离子水冲洗时长优选为30s。
13、一种富缺陷晶态ruo2多孔材料，通过上述方法制备，富缺陷表现在多孔上，晶态特征从xrd数据可以看出。
14、一种利用富缺陷晶态ruo2多孔材料实现氢离子存储的方法，将富缺陷晶态ruo2多孔电极材料作为工作电极、石墨棒或者铂丝作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，组成三电极体系，与一定浓度含h+的电解液(0.5mol/l的硫酸电解液)，组装水系储质子半电池，在反应容器中实现氢离子的存储。所述三电极体系下，工作电压窗口为0v～1v(相比于饱和甘汞电极)，运行温度为10℃～60℃。
15、本发明的有益效果是：
16、本发明提供了一种富缺陷晶态ruo2多孔材料及其制备方法与应用，利用浸渍热处理法制备出具有纳米多孔结构的富缺陷晶态ruo2正极材料，制备方法可降低ruo2正极材料工艺的复杂程度，且无毒，所得到的纳米多孔结构的ruo2有更大的表面积，有效增加了二氧化钌颗粒的比表面积和导电性，反应的活性位点多，将材料用作水系储氢电极可以实现氢离子的存储。本发明主要用于制备纳米多孔ruo2材料作为正极应用于水系氢离子电池中表现出高比电容等良好的电化学储能性能。本发明具有广泛的可行性，适用于多种水系离子电解液，为后续扩大制备和商业化应用提供了条件，在储氢电极制备等方面具有重要应用价值。
1.一种富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(ⅰ)中ps微球浆料的涂覆量为1mg/cm2～2mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，其特征在于：所述高纯度钽箔的纯度≥99.5％，厚度为0.05mm；所述高纯度钽箔的预处理方法为：将高纯度钽箔分别置于乙醇和去离子水超声清洗，除去表面油污和杂质后，再在烘箱中干燥处理。
4.根据权利要求1所述的富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，其特征在于：所述ps微球浆料由ps微球和la粘结剂按质量比9:1～7:3混合球磨8h后得到；所述la粘结剂的质量浓度为5％。
5.根据权利要求1所述的富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(ⅰ)干燥处理的温度为60℃～70℃，处理时长为8h～12h。
6.根据权利要求1所述的富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，其特征在于：所述钌源溶液为水合氯化钌的甲醇溶液；所述水合氯化钌的甲醇溶液的溶质为水合氯化钌，溶剂为甲醇，溶质浓度为0.1mol/l～0.2mol/l；所述步骤(ⅱ)中的浸泡时长为10min～30min，静置时长为30min～60min，清洗采用去离子水冲洗15s～30s，干燥温度为60℃～70℃，干燥时长为2h～3h。
7.根据权利要求1所述的富缺陷晶态ruo2多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(ⅲ)中热处理的温度为300℃～650℃，热处理时长为2h～3h，所述热处理的气氛为空气。
8.一种通过权利要求1～7之一所述方法制备的富缺陷晶态ruo2多孔材料，其特征在于：所述材料具有纳米多孔结构，孔直径为0.5μm～1.25μm，孔比表面积为285m2/g～300m2/g。
9.一种通过权利要求1～8之一所述方法制备的富缺陷晶态ruo2多孔材料在氢离子存储中的应用，其特征在于：将富缺陷晶态ruo2多孔电极材料作为工作电极，与对电极、参比电极组成三电极体系，与含h+的电解液组装水系储氢离子半电池，在反应容器中进行氢离子的存储。
10.根据权利要求9所述的富缺陷晶态ruo2多孔材料在氢离子存储中的应用，其特征在于：所述对电极为石墨棒或者铂丝，所述参比电极为饱和甘汞电极；所述三电极体系下，工作电压窗口为0v～1v，运行温度为10℃～60℃。
