[发明专利]一种镁空气燃料电池催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及镁空气燃料电池催化剂领域，具体公开了一种镁空气燃料电池催化剂的制备方法。该制备方法包括：在特定的工艺条件下，先制备氧化亚铜空心球，然后制备氢氧化钴空心球，最后制得钴氮碳纳米空心球催化剂。该方法制备的钴氮碳纳米空心球具有空心球、比表面积大、高效催化活性的特点，制备的金属空气电池电极催化剂作为电极活性材料，在氧还原性能测试中表现出良好的催化性能，而且制备过程简单、成本较低。

技术领域

本发明属于金属空气电池领域，特别涉及一种镁空气燃料电池催化剂的制备方法。

背景技术

随着能源的日益枯竭、环保压力的日益剧增，人们正在探索新的能源。金属空气电池以空气中的氧作为正极活性物质，金属(镁、铝、锌等)作为负极活性物质，氧气通过气体扩散电极到达固-液-气三相界面与金属发生反应而放出电能。镁空气电池由于具有质量轻，材料来源丰富，无污染，可靠性高，寿命长，使用安全等优点，因而收到研究人员的广泛研究。

影响金属空气电池性能的主要因素之一是空气电极的催化剂，这对改善电极的极化性能，提高工作和开路电压极为重要。传统的铂、银贵金属催化剂，价格十分昂贵，严重制约了金属空气燃料电池的发展。因此有人开发出了低成本的非贵金属催化剂，成本大幅度降低，但是制备效率较低。

发明内容

为解决上述非金属催化剂制备方法的问题，本发明提供了一种镁空气燃料电池催化剂的制备方法，在降低成本的同时，大大提升了镁空气燃料电池催化剂的制备效率和成品质量。

为了解决上述问题，本发明提出了一种镁空气燃料电池催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1将金属铜盐和表面活性剂加入到乙二醇溶液中，再缓慢加入氢氧化钠溶液，再加入抗坏血酸溶液，然后加热反应，将所得到的产物经过过滤、洗涤和干燥得到氧化亚铜空心球；

S2将所述氧化亚铜空心球分散到去离子水与乙醇混合溶液中，再加入硫代硫酸钠溶液和氯化钴溶液，经搅拌、过滤、洗涤和干燥得到氢氧化钴空心球；

S3将所述氢氧化钴空心球研磨成粉，然后在甲烷、氨气、氩气氛围下进行高温处理1-6小时，最后得到钴氮碳纳米空心球催化剂。

进一步地，步骤S1中所述的金属铜盐为氯化铜、硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜中的至少一种。

进一步地，步骤S1中所述的表面活性剂为聚吡咯烷酮、聚乙烯醇、F127、P123、SDBS、聚乙二醇、CTAB中的任意一种或两种以上任意比例的混合液。

进一步地，步骤S3中，高温处理的温度为200-1000℃。

进一步地，步骤S1中，加热反应的温度为40-80℃，加热时间为20-60min。

进一步地，步骤S2中，去离子水与乙醇按体积比1:1混合。

进一步地，步骤S1中，金属铜盐和表面活性剂加入到乙二醇溶液中后，反应1-4h。

进一步地，步骤S1中，金属铜盐和表面活性剂的质量比为1:15-1:8。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明合成工艺简单、成本低廉，大大提升了镁空气燃料电池催化剂的制备效率和成品质量。

(2)用本发明方法制得的催化剂性能优越，其氧还原性能优异,可媲美铂碳催化剂，在大电流密度下，能够输出较高的工作电压，稳定性好。

(3)本发明所述的氧催化剂为非贵金属复合材料，所用原料易于购买和制备，资源丰富且价格较低，其大规模制备成本低。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：