[發(fā)明專利]一種MnxCe1-xO2納米粒子的應(yīng)用方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310282853.4 | 申請日： | 2013-07-05 |
| 公開（公告）號： | CN103346334A | 公開（公告）日： | 2013-10-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 唐有根;喬航;王海燕;陶鵬鵬;盧周廣;彭志光;劉洪濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/90 | 分類號： | H01M4/90;B01J23/34 |
| 代理公司： | 長沙市融智專利事務(wù)所 43114 | 代理人： | 袁靖 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 mn sub ce 納米 粒子 應(yīng)用 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MnxCe1-xO2納米粒子作為催化劑用于制作鋁空氣電池空氣電極的催化膜的方法。
背景技術(shù)
降低空氣電極極化電位、提高氧還原催化劑的催化活性是鋁空氣電池的研究熱點(diǎn)，而催化劑的選擇和使用是關(guān)鍵。目前應(yīng)用在空氣電極上的催化劑的種類較多，主要有如下幾類：貴金屬及其合金，如Pt、Pd、Ag等；過渡金屬氧化物，如MnO2，Co3O4等；炭材料，如活性炭，石墨烯等；金屬螯合物型，如卟啉類、酞菁及其衍生物。其中貴金屬催化劑由于昂貴的價(jià)格而不適用于大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，而采用常規(guī)方法合成的炭材料的催化活性依然不能滿足大電流放電的需求。由于MnO2同時(shí)具有較高的催化活性及低廉的價(jià)格，故其成為目前研究最多的氧還原催化劑。單獨(dú)使用MnO2作催化劑還達(dá)不到動(dòng)力型鋁空氣電池的性能要求，很多研究人員考慮將MnO2與其他類型的催化劑混合使用，如與貴金屬，碳納米管，過渡金屬氧化物，有機(jī)添加劑等。Slanac等[JOURNAL?OF?PHYSICAL?CHEMISTRY?C.116(2012)11032]采用C還原KMnO4合成了Ag-MnOx/VC型催化劑，采用旋轉(zhuǎn)圓盤電極伏安法測定其電催化活性為125mA/mgAg+MnOx，這與商業(yè)化的Pd/VC(111mA/mgPd)和Pt/VC(136mA/mgPt)的催化活性相當(dāng)，而且電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為3.5，與4電子過程接近。Kumar等[JOURNAL?OF?POWER?SOURCES.196(2011)7016]采用在酸性介質(zhì)中還原KMnO4合成了α-MnO2催化劑，其比表面積高達(dá)33–133.0m2g-1，研究表明將α-MnO2與貴金屬Pd混合使用可以達(dá)到更高的催化活性。將其用于鋰空氣電池，其充電電壓可超過3.6V。張寶宏等[電源技術(shù).29(2005)106]研究了Pb添加劑對MnO2/C空氣電極性能的影響，在工作電流密度20～50mA/cm2下，電位比單獨(dú)MnO2催化劑可提升30～50mV。黃慶華等[電源技術(shù).28(2004)408]研究了聚苯胺對MnO2空氣電極性能的影響，認(rèn)為聚苯胺與氧分子間存在的順磁相互作用，使得O2在催化層中的含量增加，阻止了MnO2催化劑被還原成MnOOH而失活。然而上述技術(shù)還存在著成本較高，或合成工藝復(fù)雜，或催化劑催化活性低等缺點(diǎn)。目前國內(nèi)外還沒發(fā)現(xiàn)將MnO2和CeO2復(fù)合氧化物用于制備空氣電極催化膜的報(bào)道，本發(fā)明將一種簡單的合成工藝制備的高比表面積的MnxCe1-xO2固溶體用于制備空氣電極催化膜，進(jìn)而制備得到的空氣電極；經(jīng)測試表明使用該材料的空氣電極具有較好的電化學(xué)性能，在大電流密度下，空氣電極具有較高的電壓平臺，明顯提高了鋁空氣電池的能量密度及功率性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種MnxCe1-xO2納米粒子作為催化劑用于制作鋁空氣電池空氣電極的催化膜的方法；該MnxCe1-xO2納米粒子制備過程簡單、成本低廉，利用其制備得到的催化膜再制備得到的空氣電極在-0.55V（參比電極為Hg/HgO）的極化電流為469mA/cm2，組成鋁空氣電池后其在200mA/cm2全電池恒流放電下電壓平臺為1.24V。
本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：
一種MnxCe1-xO2納米粒子的應(yīng)用方法，所述的MnxCe1-xO2，其中，0﹤x﹤1；作為催化劑用于制作鋁空氣電池空氣電極的催化膜。
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