[发明专利]一种三维多孔钙钛矿型催化剂LaxSr1-xCoyFe1-yO3及其制备方法在审
| 申请号： | 201610225641.6 | 申请日： | 2016-04-12 |
| 公开（公告）号： | CN105720277A | 公开（公告）日： | 2016-06-29 |
| 发明（设计）人： | 李箭;程俊芳;池波;蒲健;李昕宇;蒋越星;邹璐;张明 | 申请（专利权）人： | 华中科技大学 |
| 主分类号： | H01M4/88 | 分类号： | H01M4/88;H01M4/90;H01M12/08 |
| 代理公司： | 华中科技大学专利中心 42201 | 代理人： | 张彩锦 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 国省代码： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 三维 多孔 钙钛矿型 催化剂 la sub sr co fe 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于电池催化剂制备领域，更具体地，涉及一种三维多孔钙钛矿型催化剂LaxSr1-xCoyFe1-yO3及其制备方法。
背景技术
锂空气电池是一种用锂作阳极，以空气中的氧气作为阴极反应物的电池，其具有与汽油燃烧值非常接近的理论能量密度，被认为是最有希望成为未来电动汽车的动力电池。非水系锂空气电池具有更高的能量密度而成为研究热点，它主要由多孔空气电极、聚合物隔膜(负载有机电解液)、锂金属阳极等部分组成，其工作原理是：放电过程中阳极的锂释放出电子后成为锂阳离子(Li+)，Li+穿过锂离子电解质材料，在空气阴极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂(Li2O)或者生成过氧化锂(Li2O2)，并留在阴极，由于产物Li2O和Li2O2均绝缘不导电，随着放电反应的进行其会逐渐堵塞多孔电极而使反应终止，充电反应也会由于孔道堵塞而受到阻碍。因此，锂空气电池的实际能量密度远远低于理论值，且存在较高过电势、循环性能不佳等缺点。
利用高性能双功能催化剂来加速产物的分解是解决上述问题的有效途径，其中钙钛矿型氧化物LaxSr1-xCoyFe1-yO3(LSCF)具有很好的催化活性，可作为阴极催化剂应用于锂空气电池。钙钛矿型氧化物LaxSr1-xCoyFe1-yO3传统的的制备方法为固相反应法、共沉淀法、溶胶凝胶法等，利用传统的方法制备得到的粉体多为颗粒状，比表面积在10m2/g以下，将上述比表面积低、呈现颗粒状结构的钙钛矿型氧化物作为锂空气电池的阴极催化剂，不利于Li+和氧气的传输，锂空气电池的过电势仍然过高，循环性能差。因此，采用传统方法制备的钙钛矿型氧化物并不满足锂空气电池对阴极材料的需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三维多孔钙钛矿型催化剂LaxSr1-xCoyFe1-yO3及其制备方法，其中利用前躯体溶液浸泡聚苯乙烯微球模板，然后去除模板来制备LSCF，可制备获得比表面积为20～30m2/g、结构呈三维多孔有序的催化剂粉体，该催化剂可满足锂空气电池阴极材料的需求，大大降低电池的过电势，提高了其循环性能，具有制备工艺简单、操作方便等优点。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种三维多孔钙钛矿型催化剂LaxSr1-xCoyFe1-yO3，该三维多孔钙钛矿型催化剂作为锂空气电池的阴极催化剂，其比表面积为20～30m2/g，其内部具有三维多孔通道，该多孔通道为离子和气体提供传输通道，并且为反应产物提供存储空间
作为进一步优选的，所述多孔通道的直径为200nm-300nm。
按照本发明的另一方面，提供了一种三维多孔钙钛矿型催化剂LaxSr1-xCoyFe1-yO3的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)将La(NO3)2·6H2O、Sr(NO3)2、Co(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O四种硝酸盐按照摩尔比x:1-x:y:1-y的比例称取，然后溶于一定量的甲醇和乙二醇的混合溶液中，常温搅拌，直至硝酸盐全部溶解且混合均匀，获得硝酸盐溶液；
2)将PS微球模板浸泡于上述硝酸盐溶液中；
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