[發(fā)明專利]一種提升B位摻雜型鈣鈦礦催化劑電化學(xué)性能的處理方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910215717.0
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109888315A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李佳;孫雍榮;易亞;高源鴻;喻學(xué)鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M12/08;B01J23/83
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

本發(fā)明公開了一種提升復(fù)合催化劑電化學(xué)性能的處理方法，對所述B位摻雜型鈣鈦礦催化劑施加光照，所述B位摻雜型鈣鈦礦催化劑的分子式為AB_1?yB’_yO₃，其中A選自稀土金屬或堿土金屬，B選自過渡金屬或堿土金屬，B’表示摻雜元素且為過渡金屬，且A≠B≠B’，0<y<1。本發(fā)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)針對在B位摻雜有過渡元素的B位摻雜型鈣鈦礦催化劑進(jìn)行施加光照條件后，當(dāng)鈣鈦礦材料中光生載流子濃度足夠大時，光電壓就可以大大抵消空間電荷層的電位差，從而使能帶彎曲完全消失，即空間電荷層消失。即光的加入當(dāng)加速空間電荷層的消失，有助于電催化反應(yīng)的快速進(jìn)行，本發(fā)明的處理方法在電化學(xué)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦催化劑領(lǐng)域，尤其是涉及一種提升B位摻雜型鈣鈦礦催化劑電化學(xué)性能的處理方法。

背景技術(shù)

可充電式金屬-空氣電池以其能量密度高、環(huán)境友好、燃料易得到、放電電壓平穩(wěn)、壽命長等優(yōu)勢已被認(rèn)為是最有發(fā)展和應(yīng)用前景的新能源之一。同其他新能源電池一樣，金屬-空氣電池的發(fā)展也遇到了諸多新挑戰(zhàn)，其中最主要的挑戰(zhàn)是來自于氧電極方面。在金屬-空氣電池中氧電極反應(yīng)包括放電時發(fā)生的氧還原反應(yīng)(oxygen reduction reaction,ORR)和電池充電時發(fā)生的氧析出反應(yīng)(oxygen evolution reaction,OER)。由于氧氣反應(yīng)的過程具有動力學(xué)遲緩性，這就導(dǎo)致了有氧氣參與的氧還原(ORR)和氧析出(OER)反應(yīng)過程較為緩慢，嚴(yán)重降低了金屬-空氣電池的性能。為提高金屬-空氣電池性能，加速氧氣在氧電極反應(yīng)速率，雙效催化劑選擇和催化活性提高方法的研究成為了金屬-空氣電池發(fā)展的關(guān)鍵問題。

目前雙效催化劑的種類大致可分為碳材料、金屬材料、金屬氧化物材料、多金屬氧化物等。作為多金屬氧化物中的一種，鈣鈦礦型氧化物(ABO₃)因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、價格低廉、可導(dǎo)電等特點(diǎn)被應(yīng)用于光學(xué)、電學(xué)、太陽能電池領(lǐng)域中。近年來，鈣鈦礦材料用于電化學(xué)領(lǐng)域中的相關(guān)報道日益增多，研究發(fā)現(xiàn)，多種鈣鈦礦材料(如LaCoO₃，LaNiO₃，LaFeO₃，LaMnO₃等)不僅具有氧還原(ORR)催化活性，同時也還具有氧析出(OER)催化活性，因此鈣鈦礦被越來越多的研究人員認(rèn)定為是最具發(fā)展?jié)撃艿碾p效催化劑之一。盡管鈣鈦礦材料已被應(yīng)用于氧電極催化劑領(lǐng)域中，但其性能仍與貴金屬Pt催化劑有一定的差距，因此，如何提高鈣鈦礦催化活性的研究成為了眾多研究人員的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供提升B位摻雜型鈣鈦礦催化劑電化學(xué)性能的處理方法，在光催化和電催化協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)了提高氧析出氧析出(OER)和氧還原(ORR)的目標(biāo)。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種提升B位摻雜型鈣鈦礦催化劑電化學(xué)性能的處理方法，對所述B位摻雜型鈣鈦礦催化劑施加光照，所述B位摻雜型鈣鈦礦催化劑的分子式為AB_1-yB’_yO₃，其中A選自稀土金屬或堿土金屬，B選自過渡金屬或堿土金屬，B’表示摻雜元素且為過渡金屬，且A≠B≠B’，0<y<1。

優(yōu)選地，所述光照的光源為氙燈和/或紫外燈。

優(yōu)選地，所述AB_1-yB’_yO₃中y為0.01～0.3。

優(yōu)選地，B’選自過渡金屬元素Co、Fe、Ni、Mn、Cu、Ti中的一種。