[发明专利]一种碳纳米管-镍-镍钴硅酸盐催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种碳纳米管‑镍‑镍钴硅酸盐催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将碳纳米管分散于表面活性剂中，将pH调至10‑14，再添加硅源，制得碳纳米管‑SiO₂同轴核壳纳米管；（2）取碳纳米管‑SiO₂同轴核壳纳米管，加入镍前驱体和钴前驱体，调整pH为8‑13，在50^oC～220^oC温度下，制得碳纳米管‑镍钴硅酸盐同轴核壳纳米管；（3）将碳纳米管‑镍钴硅酸盐同轴核壳纳米管在5%氢气气氛及温度为300^oC～800^oC的条件下还原，得到碳纳米管‑镍‑镍钴硅酸盐三同轴核壳催化剂。本发明制成的催化剂具有高的比表面积、高的析氧反应催化活性、高的氧还原催化活性、导电率高、价格低廉等优点，作为锂氧电池电极材料能够抑制碳酸锂等副产物的生成，电池放电容量高，循环次数高。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管-镍-镍钴硅酸盐催化剂的制备方法，属于化学工业技术领域，特别是涉及锂氧电池电极材料。

背景技术

锂氧电池的理论放电容量可达到11140Wh·kg^-1，受到国内外学者广泛关注，碳基材料例如碳纳米管、石墨烯等具有高的导电率、高的比表面积、特殊的结构等常被用作电极材料。当碳材料应用于锂氧电池时，这些碳材料容易与醚基电解液发生副反应，尤其当析氧反应的充电电压大于4.7V时，副反应非常明显，能够产生大量的碳酸锂等副产物。这些碳酸锂副产物会覆盖碳材料的表面，降低碳材料的充放电容量，降低充放电循环次数。

现有技术，在碳电极材料表面覆盖一层非碳材料例如贵金属氧化物是抑制生成碳酸锂副产物，提高锂氧电池碳电极循环性能的一种有效的方法。然而，目前这些材料价格较昂贵。

即：现在需要一种锂氧电池电极材料的催化剂，具有高的比表面积、高的析氧反应催化活性、高的氧还原催化活性、导电率高、价格低廉，作为锂氧电池电极具有高的放电容量以及循环性能等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碳纳米管-镍-镍钴硅酸盐催化剂的制备方法，该催化剂具有高的比表面积、高的析氧反应催化活性、高的氧还原催化活性、能抑制碳酸锂副产物的生成、导电率高、价格低廉等优点，作为锂氧电池电极材料，可以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种碳纳米管-镍-镍钴硅酸盐催化剂的制备方法，该方法包括以下几个步骤：（1）将碳纳米管分散于表面活性剂中，添加碱液将pH调至10-14，再添加镀二氧化硅壳层用的硅源，制得碳纳米管-SiO₂同轴核壳纳米管；（2）取碳纳米管-SiO₂同轴核壳纳米管，加入1g/L～10g/L镍前驱体和1g/L～10g/L钴前驱体，添加碱液调整pH为8-13，在合成温度为50^oC～220^oC的条件下，制得碳纳米管-镍钴硅酸盐同轴核壳纳米管；（3）将碳纳米管-镍钴硅酸盐同轴核壳纳米管在5%氢气气氛及温度为300^oC～800^oC的条件下还原，得到碳纳米管-镍-镍钴硅酸盐三同轴核壳催化剂。

上述的步骤（1）中，所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂或离子型表面活性剂，其中非离子型表面活性剂是C₁₄H₂₂O(C₂H₄O)_n，n=10～15，C₁₅H₂₄O(C₂H₄O)_n，n=5～10中的一种或几种的组合；离子型表面活性剂是烷基季铵盐类表面活性剂C_nTAB，n=10～15中的一种或几种的组合。

上述的步骤（1）中，所述硅源为正硅酸乙酯、硅酸钠水玻璃、正硅酸甲酯中的一种或几种的组合。

上述的步骤（1）中，调整pH的碱液为氢氧化钠、氨水、尿素中的一种或几种的组合。