[发明专利]一种碳载钴氧化物催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种碳载钴氧化物催化剂，其特征在于：钴氧化物为Co₃O₄、CoO(OH)、Co₂O₃中的一种或两种以上，催化剂中钴氧化物的担量为1％-99％。

2.如权利要求1所述碳载钴氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤，

(1)碳载体表面基团修饰：

a.于强氧化剂溶液中加入碳粉，超声分散均匀后在90-150度条件下回流处理6-24小时，过滤并采用去离子水洗涤至中性，于80-120度条件下干燥处理12-48小时；

b.将步骤a中所得产物分散于乙醇溶剂中，搅拌混合均匀后加入质量浓度为10％-30％的NH₃H₂O，再次搅拌混合均匀后将混合物转入反应釜中，于100-200度条件下反应3-6小时，除去溶剂后于80度条件下干燥处理8-48小时，得表面修饰后的碳载体；其中每100毫升乙醇溶剂中加入NH3H2O的体积为0.1-10ml；

(2)碳载氧化钴催化剂的制备：

a.取步骤(1)b所得表面修饰后的碳载体，并将其分散于乙醇中，超声分散均匀；

b.于乙醇中加入醋酸钴，超声分散均匀后每100毫升乙醇溶剂中加入质量浓度为10％-30％的NH₃H₂O 0.1-10ml，于80-140度条件下回流3.5-24小时，得到钴氧化物棕色胶体；

c.移取步骤(2)b所得胶体，并将其加入步骤(2)a所得悬浊液中，搅拌4-24小时，蒸干溶剂，于80-120度条件下干燥8-48小时，得碳载钴氧化物催化剂。

3.如权利要求2所述碳载钴氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)a中所述强氧化剂为硝酸、硫酸、高锰酸钾中的一种或两种以上，所述强氧化剂的浓度为3-6摩尔/升。

4.如权利要求2所述碳载钴氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)a中所述碳粉为Vulcan XC-72、BP、多壁碳纳米管；所述碳粉的物质的量与强氧化剂的物质的量之比为0.25∶1-1∶1。

5.如权利要求2所述碳载钴氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)b中所述产物与乙醇的物质的量的比为20∶1-1∶1。

6.如权利要求2所述碳载钴氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)a中所述醋酸钴与乙醇的物质的量的比为40∶1-4∶1。

7.如权利要求2所述碳载钴氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)b中所述碳载体与乙醇的物质的量的比为15∶1-100∶1。

8.如权利要求2所述碳载钴氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)c中所述胶体与悬浊液的体积比为0.05∶1-0.5∶1。

9.一种权利要求1所述的碳载钴氧化物催化剂的应用，其特征在于：可用作金属空气燃料电池氧还原催化剂、碱性阴离子交换膜燃料电池氧还原催化剂、或其他碱性条件下氧还原催化剂。