[發明專利]多孔四氧化三鈷的應用

有效

• 申請號: 201510565368.7
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105198006B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 周興;宋冠宇;沈偉;李珅
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明公開了一種多孔四氧化三鈷的應用，屬于無機鹽多孔材料應用技術領域。

背景技術

隨著社會經濟的發展，人們對生態環境和綠色能源越來越關注。汽車尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物等污染物能引起光化學煙霧等。因此，將汽車尾氣直接排放到空氣中，對環境危害巨大，嚴重影響了人們的生命安全。

四氧化三鈷具有尖晶石晶體結構，是一種重要的磁性材料、P-型過渡金屬氧化物，在電、磁、氣敏、催化等領域表現出奇特的物理和化學性能，被廣泛應用于鋰離子電池電極材料、磁性材料、多相催化劑、汽車尾氣處理等重要領域。例如：四氧化三鈷可以用作超級電容器的電極材料。超級電容器作為一種新型儲能器件，日益受到重視。與目前廣泛使用的各種儲能材料相比，超級電容器充放電速度和效率優于一次或二次電池。

四氧化三鈷的物理和化學性能受形貌、尺寸和結構的影響較大，進而影響其應用性能。近年來，具有不同形貌的四氧化三鈷材料引起人們的極大興趣，采用噴霧造粒、微乳液反應法、溶膠-凝膠法、氣相沉淀法等不同的制備方法已相繼合成了納米球、納米線、納米棒、納米管、納米纖維、納米立方體、空心球、花狀微球、花環狀四氧化三鈷等。

中國專利CN103011306B發明了一種制備納米級立方體狀四氧化三鈷的方法，將一定量的多孔碳分散在去離子水中，超聲分散后加入到盛有鈷鹽、尿素和去離子水混合溶液的反應釜中，充分攪拌混合后，將反應釜置于烘箱中,水熱反應一定時間后自然冷卻至室溫，反應產物數次離心分離、水洗過程后，得到立方體狀四氧化三鈷粉末，該立方體狀四氧化三鈷粉末在空氣中高溫煅燒后可進一步得到多孔納米級立方體狀四氧化三鈷；中國專利CN102887548B發明了一種海膽狀分級結構四氧化三鈷納米球及其制備方法，將氯化鈷水溶液與丙三醇混合，加入尿素，反應，除雜，煅燒，得到海膽狀分級結構四氧化三鈷納米球；中國專利CN101913659B發明了一種電池級四氧化三鈷的制備方法，用去離子水將鈷原料和沉淀劑分別配成鈷溶液；采用勻相晶化沉淀法制備前驅體；經洗滌，脫水，直接將含水濾餅裝缽，采用低溫脫水相變焙解再經過高溫球化煅燒控制晶粒度和晶體形貌；然后經機械粉碎分級活化處理；最后進行磁性金屬異物的去除，最終得到類球形電池級四氧化三鈷；中國專利CN102249348B發明了一種六角片四氧化三鈷的制備方法，將鈷原料、強堿飽和溶液與助熔劑混合均勻，烘干后得到燒結物料；將所述燒結物料粉碎、焙燒后，經自然冷卻，得到燒結物；將所述燒結物置于0.1～2.0M鹽酸中浸泡，經洗滌過濾后得到四氧化三鈷六角片濕產品；將所述四氧化三鈷六角片濕產品烘干后，即得產物六角片四氧化三鈷。

現有技術能制備出各種不同形貌的四氧化三鈷，但是用了大量的有機溶劑，不利于規模化生產以及污染環境；同時用作電容器的電極材料、催化方面、吸附方面還需要四氧化三鈷具有較高的比表面積和豐富的空隙結構。因此，開發一種原料易得、易于規模化合成、具有較高比表面積、豐富的空隙結構四氧化三鈷材料具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔四氧化三鈷的用途，本發明公開的多孔四氧化三鈷結構新穎獨特、具有較高比表面積、豐富的空隙結構，方法簡單安全、易于工業化生產，模板去除工藝較簡單，無需使用其它化學試劑，簡化了工藝，節約了生產成本，產品純度高，可作為高性能超級電容器電極材料、汽車尾氣處理材料和吸附材料。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：

多孔四氧化三鈷在制備電容器電極材料中的應用。

多孔四氧化三鈷在制備汽車尾氣處理材料中的應用。

本發明公開的多孔四氧化三鈷由以下方法制備：

（1）在室溫下，將花粉加入蒸餾水中，攪拌、超聲分散得到混合物；將上述混合物離心分離后，取固體物加入無水乙醇中，攪拌、超聲分散后進行離心處理，烘干離心后的固體物，得到表面除雜處理的花粉；

（2）取表面除雜處理的花粉加入到蒸餾水中，然后加入無機鈷鹽，攪拌、超聲震蕩；然后加入乙二胺，機械攪拌得到混合液；所述表面除雜處理的花粉與無機鈷鹽的重量比為（80～5）∶1；

（3）將表面活性劑加入堿溶液中，攪拌后加入步驟（2）的混合液中，攪拌；然后于5～90℃下，滴加水合肼，攪拌0.5～24小時；然后經磁分離得到固體物，固體物經蒸餾水洗、無水乙醇洗后，烘干得到四氧化三鈷前驅體；將上述四氧化三鈷前驅體于200～290℃下焙燒1～8小時，得到四氧化三鈷粉體復合顆粒；將上述四氧化三鈷粉體復合顆粒于300～500℃下焙燒2～6小時，得到多孔四氧化三鈷。