CN113707895B - 具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学催化剂制备技术领域，涉及具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和应用，所述制备方法包括：通过热处理得到金属氧化物纳米片，将金属氧化物纳米片加入还原剂溶液中，进行水热反应，获得异质结构催化剂。该方法制备的电催化剂具有丰富的晶格限域的界面位点，有利于实现氢吸附和羟基吸附能之间的最佳平衡，极大地提高HOR电化学催化活性和稳定性。

Description

具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和应用
技术领域
本发明属于电化学催化剂制备技术领域，涉及具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
燃料电池作为一种清洁、可再生的高效能源，可以有效缓解能源危机和环境污染问题。碱性交换膜燃料电池(AEMFC)中阴极的氧还原反应(ORR)可以采用具有与Pt类似活性和稳定性的非贵重电催化剂，因此受到了人们广泛的关注。然而，其阳极的氢气氧化反应(HOR)在碱性介质中具有非常缓慢的反应动力学。因此，制备用于碱性电解质的高效HOR电催化剂变得至关重要。
目前，铂(Pt)基催化剂仍是用于HOR高效电催化剂的主要材料。但是，其昂贵的价格限制了Pt基催化剂的广泛应用。价格相对便宜的金属钌(Ru)可以替代Pt基催化剂实现高效催化性能，但比Pt具有更强的亲氧性。因此，Ru在相对低的阳极电压下通常表现出较好的HOR电催化性能，这归因于在较低的阳极电位下，在Ru表面会优先形成OHad和Had中间体。但是，金属钌(Ru)、铱(Ir)等很容易被氧化，在较高的阳极电位范围内很难保持纯金属的表面，这将阻止催化剂的表面与Had中间体结合，进而导致其HOR活性和稳定性迅速降低。
提高Ru基材料的催化性能主要包括两种的设计策略：一是将Ru与具有适度H结合强度的金属(例如，Pt，Pd)进行合金化，通过在Ru和引入金属的表面形成OHad和Had中间体，进而促进HOR活性。二是抑制金属Ru的氧化。将Ru纳米颗粒限制在具有孔状结构的碳材料或载体的晶格中(例如TiO2)，通过阻止金属与空气接触或通过其与载体之间的电子转移来有效地抑制金属Ru氧化。但是，这些方法制备的HOR电催化剂的催化活性仍然较差，在电化学反应过程中，活性物质容易脱落或者失活从而降低其活性和稳定性。因此，如何制备一种具有更高催化活性和稳定性的HOR电催化剂成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和应用，该电催化剂具有丰富的界面活性位点，有利于实现氢吸附和羟基吸附能之间的最佳平衡，极大地提高HOR电化学催化活性和稳定性。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
在本发明的第一方面，具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，包括：通过热处理得到金属氧化物纳米片，将金属氧化物纳米片加入还原剂溶液中，进行水热反应，获得异质结构催化剂。
在本发明的第二方面，具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂，采用任一所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法制备而得。
在本发明的第三方面，一种氢气氧化反应用电催化剂，为上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂。
在本发明的第四方面，一种电极，所述电极的活性物质为上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂。
在本发明的第五方面，上述具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和/或上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂和/或上述的氢氧化反应用电催化剂和/或上述的电极在燃料电池反应中的应用。
本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：
(1)、在某些实施方式中，基于本发明所述的制备方法获得的电催化剂具有丰富的晶格限域的界面，其中，晶格限域的界面有利于阻止金属Ru的氧化，从而有利于提高HOR的电化学催化性能。
(2)、具体地，实验结果表明，Ru/RuO2界面位点可以实现氢吸附和羟基吸附能之间的最佳平衡，最佳的Ru/RuO2电催化剂表现出高HOR活性，在碱性介质中，交换电流密度为8.86mA cm-2。此外，由于大量的Ru-RuO2稳定限域的界面位点的存在，使得Ru/RuO2电催化剂的稳定性显著提高。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1：实施例1：(a)Ru/RuO2、Ru/RuO2-150、Ru/RuO2-180、Ru/RuO2-220和Ru/RuO2-250样品的XRD。HRTEM(b)、AFM(c)图像和相应的Ru/RuO2高度分布图(插图)。Ru/RuO2-180的TEM(d)、AFM(e)图像和相应的高度分布图(插图)。(f，g)Ru/RuO2-180的HRTEM图像和FFT模式图(插图)。Ru(h)和RuO2(i)的选定区域FFT模式和反FFT模式。
图2：实施例1：HOR极化曲线面积归一化(a)和质量归一化(b)，在H2饱和的0.1MKOH中，转速为1600rpm，扫描速率为1mV s-1。(c)Ru/RuO2-180在不同转速下的极化曲线。(d)Ru/RuO2-180在50mV过电位下的Koutecky-Levich图(vsRHE)。(e)Ru/RuO2、Ru/RuO2-150、Ru/RuO2-180、Ru/RuO2-220和Ru/RuO2-250的j0和过电位为50mV下的jk。(f)HOR电催化剂的稳定性测试。(f)Ru/RuO2-180和Ru/RuO2-250在H2饱和的0.1M KOH溶液中在0.1V(vs RHE)下电流-时间的关系。(g)HER极化曲线在N2饱和的0.1M KOH中，转速为1600rpm，扫描速率为5mVs-1。Ru/RuO2、Ru/RuO2-150、Ru/RuO2-180、Ru/RuO2-220和Ru/RuO2-250的Hupd(h)和CO剥离(i)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
目前，HOR电催化剂的电催化活性和稳定性仍然较低，在阳极反应的点位下，容易出现金属钌、铱、铑等金属的氧化，导致HOR电催化剂表现出较低的电化学活性和稳定性性，为此，本发明提供了具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和应用。
在本发明的一种或多种实施例中，具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，包括：利用热处理贵金属盐得到金属氧化物纳米片，将金属氧化物纳米片加入还原剂溶液中，进行水热反应，获得异质结构催化剂。采用水热法，能够获得具有丰富界面活性位点的异质结构电催化剂。
进一步地，所述金属氧化物选自RuO2、IrO2、PdO或Rh2O3，优选的，为RuO2。其中，Ru和RuO2的摩尔比例为1-7:1-3，优选的，为1:1。该比例下，能够实现氢吸附能和羟基吸附能之间的最佳平衡，有利于提高HOR的电催化活性和稳定性。
进一步地，所述还原剂溶液选自乙二醇水溶液、乙醇溶液或丙三醇溶液，所述还原剂在水热反应中，能够实现金属氧化物中高价态金属的还原，获得金属单质，优选的，所述还原剂为乙二醇水溶液。其中，乙二醇水溶液中乙二醇与水的体积比为0.5-2:0.5-2，该比例下的乙二醇-水溶液有利于提高还原产物Ru的均匀度，避免Ru发生团聚。进一步地，乙二醇水溶液中乙二醇与水的体积比为1:1，此时，有利于获得丰富的晶格限域的界面。
具体地，所述水热反应包括：将含有金属氧化物纳米片的还原剂溶液转移至高压釜中，在120-250℃中加热反应1-3h；优选的，在180℃中加热反应2h。通过调节水热反应的温度，能够控制最终获得的催化剂的金属离子和金属单质的比例。例如，通过乙二醇作为还原剂将Ru4+还原为Ru，通过调节水热反应的温度能够控制Ru4+/Ru。随着水热稳定的升高，金属Ru的比例逐渐增加。该水热反应条件下，有利于获得丰富的界面位点，晶格限域的界面能够避免Ru被氧化，从而提高电催化剂的电化学活性和稳定性。
具体地，所述金属氧化物纳米片的制备方法包括：将乙酰丙酮金属盐和KBr溶解、混合、干燥，在300-400℃条件下热处理60-120min；优选的，在325℃条件下热处理90min。该热处理条件，有利于避免金属氧化物纳米片团聚，获得均匀的金属氧化物纳米片。
进一步地，所述乙酰丙酮金属盐选自乙酰丙酮钌、乙酰丙酮钯、乙酰丙酮铱或乙酰丙酮铑，优选的，为乙酰丙酮钌。
在本发明的一种或多种实施例中，具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂，采用上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法制备而得。
进一步地，所述异质结构催化剂为Ru-RuO2异质结构电催化剂。
进一步地，所述Ru-RuO2异质结构电催化剂存在Ru/RuO2界面活性位点，该界面位点能够有效阻止Ru被氧化。
在本发明的一种或多种实施例中，一种氢氧化反应用电催化剂，为上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂，该电催化剂具有更优的HOR催化活性和稳定性。
在本发明的一种或多种实施例中，一种电极，所述电极的活性物质为上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂，本领域技术人员能够基于本发明人提供的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂制备一种电极。
在本发明的一种或多种实施例中，上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和/或上述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂和/或上述的氢氧化反应用电催化剂和/或上述的电极在燃料电池反应中的应用。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
化学品：
乙酰丙酮钌(Ru(acac)3)购自阿法埃莎中国有限公司。硝酸钠(NaNO3)、溴化钾(KBr)、乙醇均购自国药集团化学试剂有限公司。Nafion溶液购自阿尔法Aesar ChinaCo.Ltd.超纯去离子水(UP,18MΩcm-1)用于所有实验。所有化学品均按原样使用，无需进一步纯化。
RuO2 NSs的合成：
8mg Ru(acac)3和15mg KBr在磁力搅拌下溶解到7mL混合溶液(VDI/Vwater＝6/1)中。混合溶液在水域60°下搅拌，溶液挥发后获得混合粉末。将混合粉末置于管式炉中在空气中加热至325℃维持90分钟，然后自然冷却至室温。所得粉末用去离子水和乙醇的混合溶液洗涤数次。10000rpm离心3min收集最终产物，最后冷冻干燥。
Ru/RuO2 NSs的合成：
将4mg RuO2加入30mL乙二醇-水(体积比＝1:1)溶液中并超声处理20分钟以形成均匀的悬浮液。将均匀溶液转移到100mL高压釜中，分别在150℃、180℃、220℃和250℃下加热2小时以获得Ru/RuO2-150、Ru/RuO2-180、Ru/RuO2-220、Ru/RuO2-250异质结构，冷却至室温后，离心收集所得产物，用去离子水和乙醇洗涤，冷冻干燥。
电化学测量
所有电化学测量均在室温下在CHI 760E电化学工作站上使用标准三电极电池系统进行，Ag/AgCl电极作为参比电极，石墨棒作为对电极，玻璃碳电极(GCE)直径为5毫米，涂有电催化剂作为工作电极。在电化学测试之前，GCE用粒径为50nm的Al2O3浆料抛光，然后用乙醇和水清洗以获得清洁的表面。为制备工作电极，将催化剂溶液负载在GCE表面，质量负载为20ug cm-2。催化剂溶液是通过将一定量的催化剂粉末分散在Nafion水溶液中制备的。将1mg所得粉末和4mg碳黑(VulcanXC-72)分散在2ml混合溶液中，含有1.5mL去离子水、436μL乙醇和64μL 5％Nafion溶液，通过20分钟的超声波处理得到均匀混合溶液。然后，取8μl溶液滴在GCE表面上。干燥后的电极用于电化学测量。对于HER，电催化剂通过LSV在N2饱和1.0M KOH溶液(1.0M)中以5.0mV s-1的扫描速率和95％的iR校正补偿进行评估。对于HOR，LSV在H2饱和的0.1M KOH溶液中以1.0mV s-1的扫描速率进行，测试中进行95％的iR补偿。耐久性测试使用负载量为0.2mg cm-2的电催化剂在1.0M KOH溶液中通过旋转圆盘电极的电流i-t曲线进行测试。
循环伏安曲线(CV)在N2饱和的1.0M KOH溶液中以50mV s-1的扫描速率，电压范围从0到1.2V(vs RHE)。CO剥离实验在0.1M KOH中使用CV测量进行。首先，电极在CO饱和的0.1M KOH溶液进行i-t测试10分钟，目的是吸附CO。然后将电极迅速转移到Ar饱和的0.1MKOH溶液中。CO在0-1.3V(vs RHE)的电位范围内用CV氧化，扫描速率为200mV s-1。第一次正向扫描出现的峰代表CO单层的剥离。
材料表征：
X射线衍射(XRD)通过Rigaku Dmax-rc X射线衍射仪进行测试。透射电子显微镜(TEM)使用型号为JEM 1400仪器进行测试。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、高角度环形暗场扫描TEM(HAADF-STEM)和X线衍射能谱分析(EDS)是用型号为JEM-2100F进行测试。扫描电子显微镜(SEM)是在Hitachi SU-70FESEM上进行测试。X射线光电子能谱分析(XPS)是由光电子能谱仪(ESCALAB 250)进行测试。原子力显微镜(AFM)表征通过Veeco DI MultiModeV系统进行。
结构分析:
图1a显示，通过X射线衍射(XRD)研究催化剂合成过程中晶体结构的演变。通过退火处理合成Ru/RuO2的大多数衍射峰对应于RuO2晶体结构(PDF-#88-0322)，只有44.0°处的衍射峰对应于金属Ru的(101)面。随着水热温度的升高，在44.0°、78.4°和85.9°处出现了几个新的衍射峰，分别对应于金属Ru(PDF-#06-0663)的(101)、(103)和(201)面，表明Ru和RuO2之间晶体结构的演变。而Ru/RuO2-250样品的衍射峰对应于金属Ru，表明在水热温度为250°时能够将大部分RuO2还原为金属Ru。Ru/RuO2的透射电子显微镜(TEM)图像表明纳米片的横向尺寸为几微米，高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像中0.32和0.21nm的晶格间距对应于RuO2纳米片的(110)和(200)晶面(图1b)。原子力显微镜(AFM)测试结果表明，RuO2 NSs的厚度约为4.8nm(图1c)。水热处理后，Ru/RuO2-180样品的形貌仍然维持纳米片的结构(图1d)。Ru/RuO2-180纳米片的厚度为3.8nm，薄于Ru/RuO2样品的厚度，这是由于一部分RuO2被还原为金属Ru(图1e)。选择区域电子衍射(图1f中的插图)图中的衍射环可以对应Ru或RuO2。从Ru/RuO2-180的HRTEM图中，在非界面区域面间距为0.24nm和0.22nm的晶格条纹对应于Ru(100)和RuO2(200)(图1g)。快速傅里叶变换(FFT)模式显示两组对称性模式(插图，图1h)，通过选择两个FFT模式中的每一个，生成反FFT(IFFT)图像。如图1h所示，角度为60°的晶格条纹对应于金属Ru的(100)面。晶格间距为0.22nm，角度为90°角对应于RuO2的(200)面(图1i)。值得注意的是，在RuO2和Ru之间的界面处有一种新的结构，这种结构将两种材料融合在一起(图1g-i)。这种结构由HRTEM图和FFT图中的晶格条纹证明。透射电镜图表明Ru/RuO2-180样品中存在丰富的Ru-RuO2异质界面。Ru和RuO2的共存能够通过调节反应中间体(例如，Had、OHad)的吸附能来增强HOR催化活性。此外，晶格限制的Ru/RuO2催化剂提供了丰富的稳定界面，可以有效地阻止Ru被氧化，从来提高其催化性能。
电化学性能测试结果：
制备的Ru/RuO2电催化剂的催化性能通过在H2饱和的0.1M KOH电解液中，使用标准三电极系统的旋转圆盘电极(RDE)进行检测。在1600rpm的转速下，扫描速度为1mV s-1得到的极化曲线如图2a所示。Ru/RuO2-180电催化剂在整个电位范围内表现出比其他催化剂更高的电流密度，表明其对HOR的高催化性能。重要的是，Ru/RuO2-22和Ru/RuO2-250的突降电位为0.1V(vs RHE)，这是由于金属Ru容易被氧化，难以保持无氧化物表面与Had中间体结合。Ru/RuO2电催化剂表现出较低的HOR活性，进一步表明Ru/RuO2-X较好的催化活性来源于Ru-RuO2限域的活性界面。此外，Ru/RuO2-180电催化剂在整个电位范围内表现出最高的质量归一化的电流密度(图2b)。图2c显示了不同旋转速度下的极化曲线，由于质量扩散控制，电流密度随着旋转速度的增加而增加。在Koutecky-Levich图中可以看出过电位为50mV时，j的倒数与ω1/2呈线性关系，如图2d。Ru/RuO2-180样品的斜率为4.24cm2 mA-1s-1/2，接近理论值(两电子转移HOR为4.87cm2 mA-1s-1/2)。交换电流密度(j0)是通过根据Butler-Volmer方程得到。Ru/RuO2-180催化剂的交换电流密度j0为8.86mA cm-2，高于Pt/C(5.20mA cm-2)、Ru/RuO2(4.76mA cm-2)、Ru/RuO2-220(8.58mA cm-2)和Ru/RuO2-250(6.35mA cm-2)。图2e显示了由Koutecky-Levich方程计算的得到的jk，其中，Ru/RuO2-180催化剂在50mV的过电位下具有32.9mA cm-2的几何电流密度jk，明显高于Pt/C(20.5mA cm-2)、Ru/RuO2(12.5mA cm-2)、Ru/RuO2-150(15.6mA cm-2)、Ru/RuO2-220(15.4mA cm-2)和Ru/RuO2-250(20.1mA cm-2)。
催化稳定性也是检测用于燃料电池的电催化剂的重要参数。稳定性测试是通过计时电流法测定(图2f)。在0.1V(vs RHE)的电位下连续反应4.2小时后，Ru/RuO2-180电催化剂的电流密度衰减很小(<8.5％)。然而，Ru/RuO2-25电催化剂衰减了48.0％的HOR活性。连续运行8h后，Ru/RuO2-180电催化剂的HOR活性仅衰减10.0％。图2g显示了Pt/C、Ru/RuO2、Ru/RuO2-150、Ru/RuO2-180、Ru/RuO2-220和Ru/RuO2-250在1.0M KOH溶液中的HER极化曲线。其中，Ru/RuO2-180表现出最高的催化活性，达到10mA cm-2的电流密度只需要38.5mV的过电位，优于Pt/C(78mV)、Ru/RuO2(61.9mV)、Ru/RuO2-150(45.6mV)、Ru/RuO2-220(41.6mV)和Ru/RuO2-250(65mV)的性能。
电催化剂的活性与氢吸附(Had)和/或羟基吸附(OHad)中间体的吸附强度有关。通过引入亲氧位点或者部分氧化的金属表面可以通过削弱属-H键，促进限速步骤，进而增强HOR活性。对于Ru/RuO2电催化剂，限域界面的存在可以削弱Ru-H键并促进OHad物质的吸附，在界面活性位点上实现最佳Had和OHad的吸附平衡。图2h显示了Ru/RuO2、Ru/RuO2-150、Ru/RuO2-180、Ru/RuO2-220和Ru/RuO2-250在N2饱和的0.1M KOH溶液中的循环伏安图(CV)。Ru/RuO2-180催化剂对氢解吸(Hupd)峰为0.13V(vs RHE)，更负于Pt/C(0.3V vs.RHE)、Ru/RuO2(0.18V vs RHE)Ru/RuO2-150(0.16V vs RHE)、Ru/RuO2-220(0.15V vs RHE)和Ru/RuO2-250(0.22V vs RHE)。结果表明，Ru/RuO2-180催化剂表面的具有最低的H结合强度。金属-氢(M-H)结合能的减弱会增强碱性介质中的HOR催化性能。使用CO剥离实验表征电催化剂对OH结合，图2i表明，与其他样品相比较，Ru/RuO2-180样品具有更负的CO氧化峰，约为0.65V(vsRHE)。该结果表明Ru/RuO2-180具有更强的OH结合能。
结论：
总之，为了提高Ru基催化剂的HOR活性和稳定性，制备了具有丰富的Ru-RuO2稳定界面的异质结构Ru/RuO2电催化剂。实验结果表明，Ru-RuO2界面不仅可以实现氢吸附能和羟基吸附能之间的最佳平衡，而且可以通过阻止金属Ru被氧化来有效提高其催化活性和稳定性。此方法可以指导更多先进电催化剂的设计合成，提高在碱性介质中运行的燃料电池的效率。
实施例2：
IrO2 NSs的合成：
16mg Ir(acac)3和15mg KBr在磁力搅拌下溶解到7mL混合溶液(VDI/Vwater＝6/1)中。干燥混合溶液以获得混合粉末。将混合粉末在管式炉中在空气中加热至350℃维持100分钟，然后自然冷却至室温。所得产物用去离子水-乙醇混合溶液洗涤数次。10000rpm离心3min收集最终产物，用去离子水和乙醇洗涤数次，冷冻干燥。
Ir/IrO2 NSs的合成：
将4mg IrO2加入30mL乙醇-水(体积比＝1:1)溶液中并超声处理20分钟以形成均匀的悬浮液。将均匀溶液转移到100mL高压釜中，分别在180℃下加热2小时以获得异质结构催化剂，冷却至室温后，离心收集所得产物，用去离子水和乙醇洗涤，冷冻干燥。
该异质结构催化剂同样能够获得丰富的界面位点，有利于提高HOR电催化活性。
实施例3：
PdO NSs的合成：
8mg Pd(acac)2和15mg KBr在磁力搅拌下溶解到7mL混合溶液(VDI/Vwater＝6/1)中。干燥混合溶液以获得混合粉末。将混合粉末在管式炉中在空气中加热至300℃维持60分钟，然后自然冷却至室温。所得产物用去离子水-乙醇混合溶液洗涤数次。10000rpm离心3min收集最终产物，用去离子水和乙醇洗涤数次，冷冻干燥。
Pd/PdO NSs的合成：
将4mg PdO NSs加入30mL丙三醇-水(体积比＝1:1)溶液中并超声处理20分钟以形成均匀的悬浮液。将均匀溶液转移到100mL高压釜中，分别在200℃下加热3小时以获得异质结构催化剂，冷却至室温后，离心收集所得产物，用去离子水和乙醇洗涤，冷冻干燥。该异质结构催化剂同样能够获得丰富的界面位点，有利于提高HOR电催化活性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，包括：热处理得到金属氧化物纳米片，将金属氧化物纳米片加入还原剂溶液中，进行水热反应，获得异质结构催化剂；
所述催化剂为氢氧化反应用电催化剂；
所述金属氧化物纳米片选自RuO2、IrO2、PdO或Rh2O3；
所述还原剂溶液选自乙二醇水溶液、乙醇或丙三醇。
2.如权利要求1所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，所述金属氧化物纳米片为RuO2；
所述还原剂溶液为乙二醇水溶液。
3.如权利要求2所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，乙二醇水溶液中乙二醇与水的体积比为0.5-2:0.5-2。
4.如权利要求3所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，所述乙二醇水溶液中乙二醇与水的体积比为1:1。
5.如权利要求1所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，所述水热反应包括：将含有金属氧化物纳米片的还原剂溶液转移至高压釜中，在120-250℃中加热反应1-3h。
6.如权利要求5所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，所述水热反应的加热反应，在180℃中加热反应2h。
7.如权利要求1所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，所述金属氧化物纳米片的制备方法包括：将乙酰丙酮金属盐和KBr溶解、混合、干燥，在300-400℃条件下热处理60-120min。
8.如权利要求7所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，所述热处理的条件，在325℃条件下热处理90min；
所述乙酰丙酮金属盐选自乙酰丙酮钌、乙酰丙酮钯、乙酰丙酮铱或乙酰丙酮铑。
9.如权利要求8所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法，其特征是，所述乙酰丙酮金属盐为乙酰丙酮钌。
10.具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂，其特征是，采用权利要求1-9任一所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法制备而得。
11.如权利要求10所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂，其特征是，所述异质结构催化剂为Ru-RuO2异质结构电催化剂。
12.如权利要求11所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂，其特征是，所述Ru-RuO2异质结构电催化剂存在Ru/RuO2界面位点。
13.一种氢氧化反应用电催化剂，其特征是，为权利要求10所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂。
14.一种电极，其特征是，所述电极的活性物质为权利要求10所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂。
15.权利要求1-9任一所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂的制备方法和/或权利要求10所述的具有丰富界面活性位点的异质结构催化剂和/或权利要求13所述的氢氧化反应用电催化剂和/或权利要求14所述的电极在燃料电池反应中的应用。
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