[发明专利]生物质碳/钴铁双金属氧化物双功能氧催化剂及其制备方法和应用

摘要

一种生物质碳/钴铁双金属氧化物双功能氧催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以海藻酸钠为模板，先将金属离子捕获在海藻酸钠分子上，在碱性条件下制备海藻酸钠/钴铁类水滑石复合物，再经高温煅烧制备生物质碳/钴铁双金属氧化物双功能氧催化剂。本发明所述氧催化剂中的双金属氧化物以CoO、Co3O4、FeO、Fe2O3的形式存在，并含有少量的单质Co。因此，该催化剂在碱性条件下同时具有高的析氧(OER)和氧还原(ORR)催化活性、良好的稳定性和优异的甲醇耐受性，且所用原料成本低、制备方法简单，易于操作，便于大规模生产。

主权项

一种生物质碳/钴铁双金属氧化物双功能氧催化剂，其特征在于所述催化剂是以海洋多糖海藻酸钠为模板，在水热条件下，先将钴铁类水滑石与海藻酸钠复合制备海藻酸钠/钴铁类水滑石，然后将其高温煅烧后得到生物质碳/钴铁双金属氧化物催化剂，所述海藻酸钠记为SA，钴铁类水滑石记为LDH，海藻酸钠/钴铁类水滑石记为SA/LDH，生物质碳/钴铁双金属氧化物记为C/LDO；所述生物质碳/钴铁双金属氧化物双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：(a)SA/LDH复合物的制备将一定量SA分散于200mL去离子水中，80℃加热搅拌8h使其完全溶解，配制浓度为2.5～10mg/mL的SA溶液；将六水合氯化铁和六水合氯化钴按3：1的摩尔比加入150mL去离子水中，使金属离子总浓度为0.016mol/L，搅拌完全溶解后缓慢滴加到SA溶液中，搅拌4h后于3800rpm离心10min，收集沉淀物重新分散于150mL去离子水中，然后匀速滴加1.5mol/LNaOH，调节反应液的pH至8，将上述混合溶液转入反应釜中，130℃水热反应24h，反应液离心分离后用去离子水和乙醇依次洗涤三次，干燥后即为SA/LDH复合物；(b)C/LDO双功能氧催化剂的制备将步骤(a)中所得的SA/LDH复合物研磨成粉末，取一定量放在瓷舟中于管式炉中，在氮气氛围下以5℃/min的速率加热，先升高到200℃加热1h，再加热到500～900℃煅烧2～6h，得到所述的C/LDO双功能氧催化剂。