[发明专利]一种制备锂空气电池用钴铁氧化物/多壁碳纳米管复合催化剂的方法

摘要

本发明公开了一种制备锂空气电池用钴铁氧化物/多壁碳纳米管复合催化剂的方法。复合催化剂的活性物质为钴铁氧化物，载体为多壁碳纳米管。所述钴铁氧化物在复合催化剂材料中质量百分比为4％～10％，多壁碳纳米管在复合催化剂材料中质量百分比为90％～96％。所述钴铁氧化物直径为30～80nm，多壁碳纳米管直径为20～100nm。所述钴铁氧化物/多壁碳纳米管复合材料比表面积为1600～2200m²·g^‑1。与现有技术相比，本发明提供的纳米复合催化剂材料的制备方法简单、重复性好、原料廉价、性能优异、环境友好等特点。

主权项

1.一种制备锂空气电池用钴铁氧化物/多壁碳纳米管复合催化剂的方法，其特征在于：催化剂的活性物质为钴铁氧化物，载体为多壁碳纳米管；所述钴铁氧化物、多壁碳纳米管的质量百分含量分别为：钴铁氧化物：4％～10％，多壁碳纳米管：90％～96％；所述钴铁氧化物直径为30～80nm，多壁碳纳米管直径为20～100nm；所述锂空气电池用钴铁氧化物/多壁碳纳米管复合催化剂比表面积为1600～2200m²·g^‑1；包括如下步骤：(1)将三羟基甲基氨基甲烷盐酸盐和甲醇以1：1～5的体积比混合制成溶液A，调节其pH值为8.0～11.0，并控制其浓度为0.01～0.1mol/L；将多巴胺和二甲基甲酰胺以1：7～10的体积比混合制成溶液B；将溶液A和溶液B以1：1～5的体积比混合制成溶液C；(2)将多壁碳纳米管置于溶液C中，配制质量百分比浓度为0.1～0.6％的悬浮液，超声分散30～60min，随后在60～90℃下，持续搅拌4～8h,用去离子水和无水乙醇清洗3～5次，得到经过表面预处理的多壁碳纳米管粉体，然后在处理后的多壁碳纳米管粉体中加入去离子水，配制质量百分比浓度0.5～1.0％的悬浮液备用；(3)按摩尔比Co²⁺：Fe³⁺＝1：1～3分别称取钴盐、铁盐溶于去离子水中，制备离子总浓度为0.05～0.5mol/L的含有Co²⁺、Fe³⁺的混合溶液；(4)将Co²⁺、Fe³⁺的混合溶液缓慢滴加至步骤(2)质量百分比浓度为0.5～1.0％的悬浮液中，60～90℃下，持续搅拌8～12h，得到浑浊的反应溶液，所述Co²⁺、Fe³⁺的混合溶液与质量百分比浓度为0.5～1.0％的悬浮液的体积比1～5:1；(5)将步骤(4)所得浊液转移至反应釜中，在150～200℃下，反应8～72h，自然冷却至室温，得到沉淀物；(6)将沉淀物用去离子水与无水乙醇反复洗涤3～5次，直至清洗液pH保持在6.0～7.0，然后在60～80℃下干燥12～24h；(7)将步骤(6)所得的产物置于马弗炉中，惰性气氛保护，以3～12℃/min的升温速率升温至300～650℃，保温3～6h,即得产物。