[發明專利]一種Ni-Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810247306.5
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108598502A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 廖秀紅;孫明;李堯;程高;余林;葉飛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M12/08;B82Y30/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明屬于新能源材料技術領域，公開了一種Ni?Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑及其制備方法和應用。所述電極催化劑是將硝酸鈷、硝酸鎳和六次甲基四胺沉淀劑溶解于溶液A中攪拌混合均勻，再加入碳材料進行水熱反應，所得產物經洗滌，干燥后在350℃下焙燒后制得，所述氧電極催化劑的分子式為Ni_xCo_3?xO₄，其中0.1<x＜3。本發明的Ni?Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑材料的制備方法簡單，成本低廉。制備的Ni_xCo_3?xO₄可用于金屬空氣電池的電催化氧還原反應，且表現出良好的氧還原性能。

技術領域

本發明屬于新能源材料技術領域，更具體地，涉及一種Ni-Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

金屬空氣電池由于具有極高的理論能量密度，遠高于鋰電池，作為新一代動力電池系統備受關注。金屬空氣電池陰極上發生的主要是氧氣的還原反應，由于該反應緩慢的動力學特性，使得必須借助電催化劑的作用以加快反應的進程，提高效率。目前，氧還原性能最佳的催化劑是貴金屬Pt系列催化劑，但由于Pt價格昂貴，資源稀缺，使其商業化受到很大限制。其中，碳材料和金屬氧化物是受到關注的費貴金屬催化劑。碳材料的具有較好的導電性，但在充放電過程中，易發生溶脹和收縮，從而使其穩定性和耐腐蝕性變差；而金屬氧化物材料的價格低廉，穩定性好，但導電性略差。因此，尋求高性價比的氧還原反應催化劑成為金屬空氣電池研究的熱點之一。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的不足和缺點，本發明的首要目在于提供一種Ni-Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑。該電極催化劑是具有尖晶石結構的氧化物Ni_xCo_3-xO₄(0.1&lt;x＜3)。具有豐富的孔結構，而且也增加了該催化劑的導電性，提高了氧還原性能。

本發明的另一目的是提供上述Ni-Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑的制備方法。該方法的的制備原料方便易得，價格低廉。

本發明的再一目的是提供上述Ni-Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑的應用。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種Ni-Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑，所述氧電極催化劑是將硝酸鈷、硝酸鎳和六次甲基四胺沉淀劑溶解于溶液A中攪拌混合均勻，再加入碳材料進行水熱反應，所得產物經洗滌、干燥后在350℃下焙燒后制得，所述氧電極催化劑的分子式為Ni_xCo_3-xO₄，其中0.1&lt;x＜3。

優選地，所述硝酸鈷和硝酸鎳的摩爾濃度之和為0.06mol/L，所述六次甲基四胺的摩爾濃度為0.12～0.24mol/L。

更為優選地，所述硝酸鈷和硝酸鎳的摩爾比為(1～5)：(5～1)。

優選地，所述的溶液A為水、甲醇或乙醇中的一種以上。

優選地，所述的碳材料為氧化石墨烯、碳納米管或g-C₃N₄中的一種以上，所述碳材料的質量濃度為0.1～0.5％。

優選地，所述水熱反應的溫度為160～220℃，所述水熱反應的時間為10～14h。

優選地，所述焙燒的時間為1～4h。

上述的Ni-Co氧化物金屬空氣電池電極催化劑的制備方法，包括如下具體步驟：

S1.將硝酸鈷、硝酸鎳和六次甲基四胺沉淀劑溶解于溶液A中攪拌均勻的混合物；

S2.將碳材料加入步驟S1所得混合物中進行水熱反應，所得產物經去離子水洗滌、干燥后在350℃下焙燒后制得金屬空氣電池電極催化劑。