[發明專利]一種鋰空氣電池用核殼結構電催化劑材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210131834.7
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102683726A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張治安;周耿;彭彬;賈明;劉晉;李劼;賴延清
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;B01J27/24
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

1.一種鋰空氣電池用核殼結構電催化劑材料，其特征在于，所述電催化劑材料包括由過渡金屬氧化物構成的核層和由過渡金屬氮化物構成的殼層。

2.根據權利要求1所述的電催化劑材料，其特征在于，所述核層為中空或實心核，核層內徑為0～50nm，外徑為30～500nm，殼層厚度為10～200nm。

3.根據權利要求1所述的電催化劑材料，其特征在于，所述殼層占電催化劑材料質量的10～40％

4.根據權利要求1或2或3所述的電催化劑材料，其特征在于，核層過渡金屬氧化物為氧化鐵、氧化鈷、氧化錳、氧化鉬、氧化鎳、氧化釩中的一種或幾種；殼層過渡金屬氮化物為氮化鈷、氮化鐵、氮化錳、氮化鉬、氮化鎳、氮化釩中的一種或幾種。

5.權利要求1或2或3所述的一種鋰空氣電池用核殼結構電催化劑材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將乳化劑溶解在有機溶劑中，在200～1000rpm的攪拌速度下，加入去離子水，形成質量比為乳化劑∶有機溶劑∶水＝0～40∶10～80∶20～80的透明微乳液，然后加入占微乳液質量百分比濃度為0.5％～10％的核層過渡金屬鹽前驅體，經超聲振蕩后，獲得核層前驅體液；

(2)在600～1200rpm的攪拌速度下，往核層前驅體液中加入濃度為0.5～2.0mol/L的氨水，直至PH為中性，在溫度30～70℃下反應1～10h，然后過濾、洗滌、真空干燥制得中空或實心的過渡金屬氫氧化物，經300～700℃熱處理制得中空或實心的過渡金屬氧化物；

(3)將殼層過渡金屬鹽前驅體與含氮化合物均勻混合，分散于水、甲醇或乙醇的溶劑中，加入步驟(2)得到的過渡金屬氧化物，充分攪拌后，真空干燥，將干燥產物在保護性氣氛下經500～1000℃的熱處理，得到過渡金屬氮化物包覆過渡金屬氧化物的核殼材料。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的達到所需熱處理溫度的升溫速率為1℃/min～10℃/min，保溫時間為2～6h；所述步驟(3)中的達到所需熱處理溫度的升溫速率為1℃/min～10℃/min，保溫時間為1～5h，保護氣氛為氬氣或氮氣。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述(1)步中超聲振蕩0.5～2h；所述真空干燥的溫度為60～120℃；所述的步驟(3)中加入步驟(2)得到的過渡金屬氧化物，充分攪拌1～10h。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的乳化劑是烷基酚聚氧乙烯醚、芐基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚或苯乙基萘酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種；所述的有機溶劑是正庚烷、環己烷、煤油、氫化煤油、柴油、甲苯、二甲苯中的一種或幾種。

9.根據權利要求5所述的制備方法：其特征在于，所述的核層過渡金屬鹽前驅體是硝酸鹽、醋酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽、氯鹽、碳酸鹽中的一種或幾種；殼層過渡金屬鹽前驅體是硝酸鹽、醋酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽、氯鹽、碳酸鹽、銨鹽中的一種或幾種。

10.根據權利要求5所述的制備方法：其特征在于，所述的含氮化合物是尿素、硝酸銨、三聚氰胺、乙二胺、吡啶、吡咯、苯胺、酞菁、卟啉中的一種或幾種。