[发明专利]一种Ag-LaCoO3-δ

说明书

一种Ag‑LaCoO_3‑δ纳米复合电催化材料及其制备方法。首先，按照比例称取纯金属铝、银、镧和钴，加热到熔融态，获得合金锭；其次，通过快速凝固工艺制备出合金带；最后，在碱性溶液中进行脱合金处理，选择性去除铝元素，空气中煅烧得Ag‑LaCoO_3‑δ纳米复合材料。该材料具有较好的氧还原催化性能，是一种极具实用价值的电催化纳米材料。本发明工艺简单，成本低，产品结构稳定，可以大规模生产应用。

技术领域

本发明涉及电催化材料技术领域，特别涉及一种Ag-LaCoO_3-δ纳米复合电催化材料及其制备方法。

背景技术

近年来，石油、煤炭等传统能源的过度开发和使用带来严重的环境污染，因此，开发和利用新型能源是国家可持续发展的必然需求。在目前出现的各种新能源器件中，锂-空、锌- 空和燃料电池等逐渐成为研究的热点，有较大的商业化前景。而在燃料电池和金属-空气电池中涉及到的氧气还原反应(ORR)和析氧反应(OER)包含一系列的步骤和不同的中间物种，反应动力学缓慢，成为限制燃料电池和金属-空气电池发展的关键因素，因此研制出提升反应速率的ORR和OER电催化剂极其关键。

钙钛矿氧化物因为结构和性能易于调控等优点，已经逐渐成为当今电催化材料研究的热点，但是钙钛矿氧化物常温电子电导较低，极大地限制了其本征催化活性的释放。混合单质银能提升钙钛矿氧化物的导电性，释放钙钛矿氧化物的本征催化活性，近年来，大量的钙钛矿氧化物与金属银的制备方法被报道，主要涉及共沉淀法(Jayapandi S,PrakasiniV A,Anitha K, C.AIP Publishing,2018,1942(1):140048)、水热法(Jayapandi S,Lakshmi D,Premkumar S,J. Materials Letters,2018,218:205-208)等，利用以上方法虽然可以制备出纳米尺度的钙钛矿氧化物/银材料，但制备工艺复杂，不易控制合金配比，不宜工业生产和推广应用。

发明内容

为了克服上述技术的不足，本发明采用合金-脱合金工艺，提供一种工艺简单、成本低和产品结构稳定的Ag-LaCoO_3-δ纳米复合电催化材料的制备方法，其中LaCoO_3-δ为钙钛矿，δ代表氧缺陷的比例(非人为控制因素)，属于本领域常规表述。制备出的Ag-LaCoO_3-δ纳米复合电催化材料可以通过调控原始合金成分来调控金属银与钙钛矿的比例，利用银提高复合材料的电导率，产生一种同时具有ORR和OER双催化功能的高性能电催化剂。

本发明采用以下技术方案：

具体地，制备铝-银-镧-钴合金带：

(1)将铝、银、镧、钴按比例进行混合，放入石英管中；

(2)将混合后的金属原料进行熔炼，冷却取出，打磨表面，切割，放入石英管中；

(3)将所述合金锭高频(10000-300000Hz)加热重熔，在惰性气体气氛中，将重熔的合金锭倒入甩带仪器(本领域常规仪器)中进行甩带，得到铝-银-镧-钴合金带。

进一步地，步骤(1)中称取铝、银、镧、钴的纯金属原材料，各金属按原子百分比计：纯铝45-80％、纯银15-50％、纯镧0.5-2.5％、纯钴0.5-2.5％。

进一步地，步骤(2)中熔炼是在真空电弧炉中进行，真空度范围为0.1～1Pa，可反复多次熔炼，例如待金属融化成熔融态后停止加热，稍等几秒钟后(例如3秒、5秒、8秒、10秒、15秒或20秒等等)再次加热融化，待多次重融后冷却取出，打磨合金锭表面后，将其切割成甩带用的样品；所述真空电弧炉加热温度为500-1200℃，例如750-1000℃，优选 800-950℃；