CN114086208A - 用于电解水产氢的复合电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无机纳米复合材料技术领域，具体而言，涉及用于电解水产氢的复合电极材料及其制备方法。用于电解水产氢的复合电极材料包括碳化钼‑氮掺杂的碳骨架以及负载于所述碳化钼‑氮掺杂的碳骨架的过渡金属纳米簇。该复合电极材料可以为电催化产氢过程中氢气的析出提供连续的路径，有利于氢气的快速析出。
Description
技术领域
本发明涉及无机纳米复合材料技术领域，具体而言，涉及用于电解水产氢的复合电极材料及其制备方法。
背景技术
氢气燃烧焓高，燃烧时无碳排放，是一种很有前景的可持续清洁能源。电催化分解水技术是制氢的一种重要方法。目前，此技术制氢所用商业化的电极材料为铂基电催化剂，然而铂的稀缺性、高成本及催化不稳定性限制了其广泛应用，开发具有高经济效益和高性能的替代品被认为是解决电化学产氢催化剂大规模应用的重要途径。钌的价格约是铂的5％，且具有与铂类似的金属-氢健健强及明显的产氢活性，因此，优化钌基催化剂使其达到甚至超越铂基催化剂的性能具有重要意义，但是存在着很大的挑战。
碱性条件下，电催化产氢过程包括水分子解离形成催化剂表面吸附的氢以及吸附的氢从催化剂表面脱附并释放氢气分子。因此，开发多相催化剂以发挥催化剂间的协同作用，可以促进整个催化过程。同时，若氢气分子释放后无便利的气体通道使其从催化剂表面及时溢出，则氢气会覆盖部分活性位点，从而影响催化剂的性能。因此，通过形貌工程构筑气体逃逸通道对提升催化剂的性能至关重要。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供用于电解水产氢的复合电极材料及其制备方法。本发明实施例提供的复合电极材料可以为电催化产氢过程中氢气的析出提供连续的路径，有利于氢气的快速析出。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种用于电解水产氢的复合电极材料，所述复合电极材料包括碳化钼-氮掺杂的碳骨架以及负载于所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架的过渡金属纳米簇。
在可选的实施方式中，所述过渡金属纳米簇为钌纳米簇；
优选地，所述复合电极材料具有三维有序大孔结构；
优选地，三维有序大孔结构的孔径为180-450nm。
第二方面，本发明提供一种前述实施方式所述的用于电解水产氢的复合电极材料的制备方法，包括：将过渡金属纳米簇负载于碳化钼-氮掺杂的碳骨架上。
在可选的实施方式中，所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架的制备步骤包括：利用抽滤法将钼盐浸入聚苯乙烯模板中，而后进行高温退火形成碳化钼-氮掺杂的碳骨架；
优选地，所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架的制备步骤包括：利用抽滤法将钼盐浸入聚苯乙烯模板中，而后进行干燥，接着，在还原气体-惰性气体的混合气体氛围下高温退火形成碳化钼-氮掺杂的碳骨架。
在可选的实施方式中，所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架具有三维有序大孔结构；
优选地，钼盐为钼酸铵溶液；
优选地，所述钼酸铵溶液的浓度为2-5mmol/ml；
优选地，所述聚苯乙烯模板的厚度为1-10mm；
优选地，所述混合气体中还原气体为氢气，所述混合气体中惰性气体为氩气；
优选地，所述混合气体中所述还原气体的体积为5-20％；所述混合气体的流速为50-200ml/min；
优选地，高温退火的温度为650-850℃，时间为2-5小时，升温速率为2-10℃/min。
在可选的实施方式中，所述聚苯乙烯模板的制备步骤包括：将经过处理的苯乙烯、表面活性剂、引发剂和溶剂混合反应形成单分散聚苯乙烯微球乳液，而后再抽滤；
优选地，所述聚苯乙烯模板的制备步骤包括：将经过处理的所述苯乙烯与水混合后加入表面活性剂，而后再惰性气体氛围下加热，接着，加入含有引发剂的溶液，恒温反应形成单分散聚苯乙烯微球乳液，而后再抽滤。
在可选的实施方式中，所述表面活性剂选自N-乙烯基酰胺类聚合物，优选为聚乙烯吡咯烷酮；
优选地，所述惰性气体选自氮气；
优选地，所述引发剂为氧化剂，优选为过硫酸钾；
优选地，混合反应的温度为60-95℃，搅拌的转速为300～600rpm/min；
优选地，含有所述引发剂的溶液浓度为2-20mg/ml；
优选地，所述苯乙烯、水和含有所述引发剂的溶液的体积比为：1：(5～15)：1；
优选地，所述表面活性剂的用量为引发剂的用量的0.1-3倍。
在可选的实施方式中，苯乙烯的处理过程包括：去除苯乙烯原料中的稳定剂；
优选地，苯乙烯的处理过程包括：将所述苯乙烯原料与强碱溶液混合，去除所述苯乙烯原料中的稳定剂，而后采用水洗涤去除强碱；
优选地，乙烯的处理过程包括：将所述苯乙烯原料与氢氧化钠溶液混合去除所述苯乙烯原料中的稳定剂，而后采用水洗涤去除氢氧化钠。
在可选的实施方式中，负载的过程包括：通过还原法将过渡金属纳米簇负载于碳化钼-氮掺杂的碳骨架上；
优选地，负载的过程包括：将钌盐、碳化钼-氮掺杂的碳骨架和还原剂混合，而后分离和煅烧；
优选地，负载的过程包括：将所述钌盐和碳化钼-氮掺杂的碳骨架混合分散形成悬浮液，将所述悬浮液置于0-4℃中，而后加入还原剂搅拌混合，而后离心形成中间品，接着，在惰性气体氛围中煅烧所述中间品。
在可选的实施方式中，所述钌盐为RuCl3；
优选地，所述还原剂包括：硼氢化钠；
优选地，所述钌盐和碳化钼-氮掺杂的碳骨架的质量比为5-30:100，所述钌盐和所述还原剂的质量比为0.1-0.6:1；
优选地，离心的转速为8000～15000rpm/min；
优选地，惰性气体包括氮气或氩气，惰性气体的流速为50～200ml/min；
优选地，煅烧的条件包括：温度为250-450℃，时间为0.5-2小时，升温速率为2-10℃。
本发明具有以下有益效果：本发明实施例提供的复合电极材料可以为电催化产氢过程中氢气的析出提供连续的路径，有利于氢气的快速析出。同时，该复合电极材料具有丰富的活性位点，且钌与碳化钼可以形成协同效应，共同促进电催化产氢动力学。本发明实施例提供的制备方法工艺简单，操作简便，所得材料性能优于商用催化剂，为大规模生产新型电解水制氢电极材料提供了可能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1制备得到的聚苯乙烯模板的SEM图；
图2为本发明实施例1制备得到的Ru/Mo2C@NC复合电极材料的SEM图；
图3为本发明实施例1制备得到的Ru/Mo2C@NC复合电极材料的XRD图；
图4为本发明实施例1制备得到的Ru/Mo2C@NC和商业化Pt/C催化剂在1M KOH电解液中的极化曲线对比图；
图5为本发明实施例1制备得到的Ru/Mo2C@NC的电催化产氢稳定性图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例提供一种用于电解水产氢的复合电极材料的制备方法，包括：
S1、制备聚苯乙烯模板；
首先，去除苯乙烯原料中的稳定剂；具体地，将所述苯乙烯原料与强碱溶液混合，去除所述苯乙烯原料中的稳定剂，而后采用水洗涤去除强碱；其中，强碱为氢氧化钠。
将上述经过处理的苯乙烯、表面活性剂、引发剂和溶剂混合反应形成单分散聚苯乙烯微球乳液，而后再抽滤；具体地，将经过处理的所述苯乙烯与水混合后加入表面活性剂，而后再惰性气体氛围下加热，接着，加入含有引发剂的溶液，恒温反应形成单分散聚苯乙烯微球乳液，而后再使用真空抽滤装置及滤膜抽滤上述单分散聚苯乙烯微球乳液1-2h，形成聚苯乙烯模板。
其中，表面活性剂选自N-乙烯基酰胺类聚合物，优选为聚乙烯吡咯烷酮；惰性气体选自氮气；引发剂为氧化剂，优选为过硫酸钾；含有所述引发剂的溶液浓度为2-20mg/ml；混合反应的温度为60-95℃，搅拌的转速为300～600rpm/min；苯乙烯、水和含有所述引发剂的溶液的体积比为：1：(5～15)：1；表面活性剂的用量为引发剂的用量的0.1-3倍。选择上述物质以及选择上述条件有利于聚苯乙烯模板的形成，继而有利于后续骨架的形成。
S2、制备碳化钼-氮掺杂的碳骨架；
利用抽滤法将含氮的钼盐浸入聚苯乙烯模板中，而后进行高温退火形成碳化钼-氮掺杂的碳骨架；具体地，配制含氮的钼盐溶液，而后将其倒入抽滤装置中抽滤，将钼盐浸入聚苯乙烯模板中，而后进行烘干，接着在还原气体-惰性气体的混合气体氛围下高温退火形成碳化钼-氮掺杂的碳骨架(记为Mo2C@NC)。
其中，含氮的钼盐为钼酸铵溶液；钼酸铵溶液的浓度为2-5mmol/ml；聚苯乙烯模板的厚度为1-10mm；混合气体中还原气体为氢气，所述混合气体中惰性气体为氩气；混合气体中所述还原气体的体积为5-20％；所述混合气体的流速为50-200ml/min；高温退火的温度为650-850℃，时间为2-5小时，升温速率为2-10℃/min。采用上述物质以及条件有利于碳化钼-氮掺杂的碳骨架的形成，也有利于形成三维有序大孔结构。
进一步地，上述步骤制备得到的聚苯乙烯模板为规则排列的聚苯乙烯小球作为大孔的模板，在高温退火的过程中，聚苯乙烯分解为小分子气体挥发掉，从而形成规则有序的大孔。同时，通过调节聚苯乙烯模板的制备条件可以调节聚苯乙烯小球的尺寸，使用不同尺寸的聚苯乙烯小球即可以得到具有不同孔径尺寸的碳化钼-氮掺杂的碳骨架，即实现大孔的孔径可调。
S3、制备复合电极材料；
通过还原法将过渡金属纳米簇负载于碳化钼-氮掺杂的碳骨架上；具体地，将过渡金属盐，例如钌盐溶于水，加入上述Mo2C@NC超声分散均匀形成悬浮液，将上述悬浮液置于0-4℃(一般为冰水浴)中，而后加入还原剂搅拌混合，而后离心形成中间品，接着，在惰性气体氛围中煅烧所述中间品。
其中，钌盐为RuCl3，还原剂包括硼氢化钠；钌盐和碳化钼-氮掺杂的碳骨架的质量比为5-30:100；钌盐和所述还原剂的质量比为0.1-0.6:1；离心的转速为8000～15000rpm/min；惰性气体包括氮气或氩气，惰性气体的流速为50～200ml/min；煅烧的条件包括：温度为250-450℃，时间为0.5-2小时，升温速率为2-10℃。
采用上述物质和条件有利于复合电极材料的形成，也有利于提升其性能。
第二方面，本发明实施例提供一种用于电解水产氢的复合电极材料，其通过上述制备方法制备得到，复合电极材料包括碳化钼-氮掺杂的碳骨架以及负载于所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架的过渡金属纳米簇。其中，过渡金属纳米簇为钌纳米簇；也可以是钯、铂、铱、铑等贵金属纳米簇，但不能是镍、钴、铁等金属，采用上述金属会生成金属硼化物。
该复合电极材料可以为电催化产氢过程中氢气的析出提供连续的路径，有利于氢气的快速析出；且具有丰富的活性位点，且钌与碳化钼可以形成协同效应，共同促进电催化产氢动力学。
该复合电极材料具有三维有序大孔结构；三维有序大孔结构呈矩阵排布；三维有序大孔结构的孔径可调；三维有序大孔结构的孔径为180-450nm。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种用于电解水产氢的复合电极材料的制备方法，包括：
(1)制备聚苯乙烯模板：
将30ml苯乙烯与10ml 100mg/ml NaOH溶液混合搅拌去除苯乙烯中的稳定剂，并用去离子水洗涤去除残余的NaOH；然后将所得苯乙烯与250ml去离子水混合，加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮并搅拌，搅拌速率为400rpm/min,通入氮气保持反应器中惰性气体状态，油浴加热至75℃，随后加入25ml 4mg/ml过硫酸钾溶液，恒温搅拌24h，得到单分散聚苯乙烯微球乳液；取20ml该乳液使用真空抽滤装置及滤膜(孔径：0.22μm)抽滤1.5h，得到聚苯乙烯模板。
(2)制备Mo2C@NC骨架：
配置5ml 5mmol/ml钼酸铵溶液，将其倒入抽滤装置中，继续抽滤0.5h，将钼酸铵溶液浸入聚苯乙烯模板中，然后将该模板转移到60℃烘箱中烘干；随后使用管式炉在10％H2-Ar气氛中以5℃/min升温速率升至750℃，保温3h煅烧，自然冷却后形成Mo2C@NC三维有序大孔骨架。
(3)制备Ru/Mo2C@NC复合电极材料：
将20mg RuCl3溶于80ml去离子水中，加入100mg Mo2C@NC粉末超声分散均匀；将该悬浮液置于冰水浴(约0-4℃)中搅拌，随后逐滴加入5ml10mg/ml NaBH4溶液并继续搅拌反应0.5h；将该反应液至于离心管中，以11000rpm/min的转速离心5min，将离心所得产物置于60℃烘箱中烘干，随后使用管式炉在N2气氛中以5℃/min升温速率升至300℃，保温1h煅烧，最终得到三维有序大孔结构的Ru/Mo2C@NC复合材料。
上述方法制得的复合电极材料为三维有序的大孔结构，其孔径可调，材料主体由钌纳米簇负载到碳化钼@氮掺杂的碳骨架上构成。
实施例2-3
将实施例1步骤(1)中油浴温度分别改为60℃、90℃，其余步骤同实施例1。
实施例4-5
将实施例1步骤(1)中聚乙烯吡咯烷酮的用量分别改为0g、1.2g，其余步骤同实施例1。
实施例6-7
将实施例1步骤(1)中过硫酸钾的浓度分别改为0.5g、1.0g，其余步骤同实施例1。
实施例8-9
将实施例1步骤(2)中保温时间分别改为2h、4h，其余步骤同实施例1。
实施例10-13
将实施例1步骤(3)中RuCl3的用量分别改为5mg、10mg、15mg以及25mg，其余步骤同实施例1。
实施例14-16
将实施例1步骤(3)中煅烧温度分别改为250℃、350℃、400℃，其余步骤同实施例1。
对比例1
本对比例提供一种用于电解水产氢的复合电极材料的制备方法，包括：
(1)制备单分散的聚苯乙烯微球粉末：
将30ml苯乙烯与10ml 100mg/ml NaOH溶液混合搅拌去除苯乙烯中的稳定剂，并用去离子水洗涤去除残余的NaOH；然后将所得苯乙烯与250ml去离子水混合，加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮并搅拌，搅拌速率为400rpm/min,通入氮气保持反应器中惰性气体状态，油浴加热至75℃，随后加入25ml 4mg/ml过硫酸钾溶液，恒温搅拌24h，得到单分散聚苯乙烯微球乳液；将上述乳液离心洗涤，烘箱中烘干并研磨均匀得到单分散的聚苯乙烯微球粉末。
(2)制备结构无序的Mo2C@NC载体：
配置5ml 5mmol/ml钼酸铵溶液，将其倒入抽滤装置中，继续抽滤0.5h，将钼酸铵溶液浸入聚苯乙烯模板中，然后将该模板转移到60℃烘箱中烘干；随后使用管式炉在10％H2-Ar气氛中以5℃/min升温速率升至750℃，保温3h煅烧，自然冷却后形成Mo2C@NC三维有序大孔骨架。
将1.46g PS粉末与0.45g钼酸铵研磨混合均匀，然后将混合物置于管式炉中在10％H2-Ar气氛中以5℃/min升温速率升至750℃，保温3h煅烧，自然冷却后得到结构无序的Mo2C@NC载体(记为Mo2C@NC-2)。
(3)制备结构无序的Ru/Mo2C@NC-2复合电极材料：
将20mg RuCl3溶于80ml去离子水中，加入100mg Mo2C@NC-2粉末超声分散均匀；将该悬浮液置于冰水浴(约0-4℃)中搅拌，随后逐滴加入5ml 10mg/ml NaBH4溶液并继续搅拌反应0.5h；将该反应液至于离心管中，以11000rpm/min的转速离心5min，将离心所得产物置于60℃烘箱中烘干，随后使用管式炉在N2气氛中以5℃/min升温速率升至300℃，保温1h煅烧，最终结构无序的Ru/Mo2C@NC-2复合材料。
上述方法聚苯乙烯微球粉末为无序结构，仅可作为碳源，因此制得的复合电极材料为无序结构。
对比例2
本对比例提供一种用于电解水产氢的电极材料的制备方法，包括：
制备Ru纳米粒子：将20mg RuCl3溶于80ml去离子水中，将该溶液置于冰水浴(约0-4℃)中搅拌，随后逐滴加入5ml 10mg/ml NaBH4溶液并继续搅拌反应0.5h；将该反应液至于离心管中，以11000rpm/min的转速离心5min，将离心所得产物置于60℃烘箱中烘干，得到电极材料即Ru纳米粒子(记为Ru NPs)。
表征
分别对实施例1制备得到的聚苯乙烯模板和Ru/Mo2C@NC复合材料进行电镜扫描，对实施例1制备得到的Ru/Mo2C@NC复合材料进行X射线衍射，检测结果参见图1-图3。
图1为聚苯乙烯模板的SEM图，可以看出，经过抽滤后，均匀的聚苯乙烯球形成了三维有序的排列。
图2为Ru/Mo2C@NC复合电极材料的SEM图，可以看出，经过高温煅烧形成的三维有序大孔Mo2C@NC骨架在负载Ru纳米簇后仍然保持三维有序大孔结构。
图3为Ru/Mo2C@NC复合电极材料的XRD图，可以看出，26°附近的峰包为氮掺杂碳的峰，其余峰为Mo2C的峰，无明显的Ru衍射峰出现，说明Ru形成了较小尺寸的纳米簇结构。
实验例1
方法：将本发明实施例1、对比例1、对比例2制备得到的电极材料和市面上购买的商业化Pt/C催化剂(购自上海和森电气有限公司)在1M KOH电解液中极化得到极化曲线。具体地，分别将5mg实施例和对比例电极材料以及Pt/C催化剂超声分散到450μl异丙醇和50μl5％Nafion的混合溶液中，然后，分别取20μL超声均匀的分散液涂到面积为0.25cm2的碳纤维纸上(催化剂负载量：0.8mg cm-2)获得工作电极。电化学测试在标准的三电极系统中进行，其中对电极为铂片，参比电极为Hg/HgO电极，电解液为1M KOH溶液。极化曲线的扫描速率为2mV/s。
结果参见图4，根据图4可知，在同一电流密度下，三维有序大孔结构的Ru/Mo2C@NC复合材料具有最低的过电位，并且低于Pt/C的过电位，表明其电催化产氢活性最高。
实验例2
方法：将实施例1制备得到的Ru/Mo2C@NC复合材料粉末超声分散到450μl异丙醇和50μl 5％Nafion的混合溶液中，然后，取20μL超声均匀的分散液涂到面积为0.25cm2的碳纤维纸上(催化剂负载量：0.8mg cm-2)获得工作电极。电化学测试在标准的三电极系统中进行，其中对电极为铂片，参比电极为Hg/HgO电极，电解液为1M KOH溶液。采用计时电位法在不同电流密度下进行测试，观察电位的变化。
检测结果参见图5，根据图5可知，Ru/Mo2C@NC复合材料在不同电流密度下测试100h后，电压曲线几乎没有变化，说明其优异的稳定性，稳定性即长时间使用后也具有良好的催化性能。
综上，由于催化剂性能评价的两个指标分别是催化速率和持续性，其中，对应电催化析氢反应就是在相同电流密度下的过电位(参见本发明提供的图4)和长时间稳定性测试(参见本发明提供的图5)，即本发明提供的图4可以说明析氢速率更快，本发明提供的图5可以说明催化剂长时间使用后也具有良好的催化性能。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种用于电解水产氢的复合电极材料，其特征在于，所述复合电极材料包括碳化钼-氮掺杂的碳骨架以及负载于所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架的过渡金属纳米簇。
2.根据权利要求1所述的用于电解水产氢的复合电极材料，其特征在于，所述过渡金属纳米簇为钌纳米簇；
优选地，所述复合电极材料具有三维有序大孔结构；
优选地，三维有序大孔结构的孔径为180-450nm。
3.一种权利要求1所述的用于电解水产氢的复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括：将过渡金属纳米簇负载于碳化钼-氮掺杂的碳骨架上。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架的制备步骤包括：利用抽滤法将含氮的钼盐浸入聚苯乙烯模板中，而后进行高温退火形成碳化钼-氮掺杂的碳骨架；
优选地，所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架的制备步骤包括：利用抽滤法将含氮的钼盐浸入聚苯乙烯模板中，而后进行干燥，接着，在还原气体-惰性气体的混合气体氛围下高温退火形成碳化钼-氮掺杂的碳骨架。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳化钼-氮掺杂的碳骨架具有三维有序大孔结构；
优选地，含氮的所述钼盐为钼酸铵溶液；
优选地，所述钼酸铵溶液的浓度为2-5mmol/ml；
优选地，所述聚苯乙烯模板的厚度为1-10mm；
优选地，所述混合气体中还原气体为氢气，所述混合气体中惰性气体为氩气；
优选地，所述混合气体中所述还原气体的体积为5-20％；所述混合气体的流速为50-200ml/min；
优选地，高温退火的温度为650-850℃，时间为2-5小时，升温速率为2-10℃/min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯模板的制备步骤包括：将经过处理的苯乙烯、表面活性剂、引发剂和溶剂混合反应形成单分散聚苯乙烯微球乳液，而后再抽滤；
优选地，所述聚苯乙烯模板的制备步骤包括：将经过处理的所述苯乙烯与水混合后加入表面活性剂，而后再惰性气体氛围下加热，接着，加入含有引发剂的溶液，恒温反应形成单分散聚苯乙烯微球乳液，而后再抽滤。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自N-乙烯基酰胺类聚合物，优选为聚乙烯吡咯烷酮；
优选地，所述惰性气体选自氮气；
优选地，所述引发剂为氧化剂，优选为过硫酸钾；
优选地，混合反应的温度为60-95℃，搅拌的转速为300～600rpm/min；
优选地，含有所述引发剂的溶液浓度为2-20mg/ml；
优选地，所述苯乙烯、水和含有所述引发剂的溶液的体积比为：1：(5～15)：1；
优选地，所述表面活性剂的用量为引发剂的用量的0.1-3倍。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，苯乙烯的处理过程包括：去除苯乙烯原料中的稳定剂；
优选地，苯乙烯的处理过程包括：将所述苯乙烯原料与强碱溶液混合，去除所述苯乙烯原料中的稳定剂，而后采用水洗涤去除强碱；
优选地，乙烯的处理过程包括：将所述苯乙烯原料与氢氧化钠溶液混合去除所述苯乙烯原料中的稳定剂，而后采用水洗涤去除氢氧化钠。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，负载的过程包括：通过还原法将过渡金属纳米簇负载于碳化钼-氮掺杂的碳骨架上；
优选地，负载的过程包括：将钌盐、碳化钼-氮掺杂的碳骨架和还原剂混合，而后分离和煅烧；
优选地，负载的过程包括：将所述钌盐和碳化钼-氮掺杂的碳骨架混合分散形成悬浮液，将所述悬浮液置于0-4℃中，而后加入还原剂搅拌混合，而后离心形成中间品，接着，在惰性气体氛围中煅烧所述中间品。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述钌盐为RuCl3；
优选地，所述还原剂包括硼氢化钠；
优选地，所述钌盐和碳化钼-氮掺杂的碳骨架的质量比为5-30:100，所述钌盐和所述还原剂的质量比为0.1-0.6:1；
优选地，离心的转速为8000～15000rpm/min；
优选地，惰性气体包括氮气或氩气，惰性气体的流速为50～200ml/min；
优选地，煅烧的条件包括：温度为250-450℃，时间为0.5-2小时，升温速率为2-10℃。
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