[發明專利]納米多孔銀-鈣鈦礦氧化物復合電催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910349460.8
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110137507A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 張弛;梁一;梁萍;張忠華;孟頂頂;謝卓鴻;何鑫
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/90
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黃琳娟

一種納米多孔銀?鈣鈦礦氧化物復合電催化劑及其制備方法，先通過La₂O₃和Co₂O₃制備LaCoO₃鈣鈦礦氧化物，再通過Al_xAg_100?x合金帶制備納米多孔銀，然后通過LaCoO₃鈣鈦礦氧化物和納米多孔銀制備復合電催化劑。本發明利用簡單的物理混合和高溫煅燒的方法制備納米多孔銀?鈣鈦礦氧化物型電催化劑，制備過程簡單，制備工藝要求低，產品結構穩定，過程綠色無污染，適合進行大量生產。

技術領域

本發明涉及氧氣還原反應和析氧反應電催化劑技術領域，特別涉及一種納米多孔銀-鈣鈦礦氧化物復合電催化劑。

背景技術

能源是影響國家經濟發展和科學技術發展的關鍵因素，近些年來，以石油、煤炭等傳統能源的過度開發和使用，不僅引發了嚴重的能源危機，也對環境造成了一系列不可挽回的破壞。因此，開發和利用新型能源是國家可持續發展的必然需求。在目前出現的各種新能源器件中，鋰-空、鋅-空和燃料電池等逐漸成為研究的熱點，有較大的商業化前景。而在燃料電池和金屬-空氣電池中涉及到的氧氣還原反應(ORR)和析氧反應(OER)包含一系列的步驟和不同的中間物種，反應動力學緩慢，成為限制燃料電池和金屬-空氣電池發展的關鍵因素，因此研制出提升反應速率的ORR和OER電催化劑極其關鍵。

目前ORR反應商用的催化劑為Pt/C，而OER電催化劑為Ir和Ru等貴金屬及其氧化物。貴金屬價格高昂、儲量稀少等缺點限制了催化劑的大規模應用。因此，當前研究者已經逐漸將眼光放在了其他高性能非貴金屬電催化劑和非金屬催化劑上。在非貴金屬催化劑中，鈣鈦礦氧化物的結構穩定、性能優異、價格低廉，是目前電催化劑領域的研究熱點。鈣鈦礦氧化物是一種化學結構式為ABO₃的材料，其中A多為稀土或者堿土元素，例如：Sr、Ba、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm；B為過渡金屬，例如Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni。與其他類型的氧化物結構相比，鈣鈦礦氧化物的優點是結構和性能易于調控。但是鈣鈦礦氧化物常溫電子電導較低，極大地限制了其本征催化活性的釋放。

發明內容

本發明的目的是提供一種與納米多孔銀復合的鈣鈦礦氧化物(LaCoO₃)電催化劑及其制備方法。本方法具有工藝簡單、綠色環保和性能優異等優勢，并且納米多孔銀能夠提高復合材料的電導率，納米多孔銀能夠在鈣鈦礦之間提供有效電子傳輸路徑。本方法制備過程簡單，并且制備的催化劑同時具有ORR和OER雙催化功能，極具推廣應用價值。

針對鈣鈦礦氧化物電子電導低的缺點，本發明所采用以下具體方案來解決：

具體地，制備鈣鈦礦氧化物：

(1)將La₂O₃和Co₂O₃按La：Co摩爾比1：0.5～1.5(優選La與Co的摩爾比為1:1)手工研磨，混合均勻得到粉末A；

(2)將粉末A倒入氧化鋯球磨罐中，加入氧化鋯磨球和有機溶劑，將球磨罐放入行星式球磨儀中進行磨球得到混合物，所述磨球儀轉速為300-400r/min，球磨時間為2-8小時；

(3)然后將步驟(2)中的混合物進行干燥，手工研磨得到粉末B；

(4)將粉末B放入馬弗爐中，在空氣氣氛中煅燒，手工研磨得到LaCoO₃樣品粉末，即LaCoO₃鈣鈦礦氧化物。

進一步地，步驟(1)中所用的試劑均為阿拉丁試劑公司產品，分析純級別。

進一步地，步驟(1)的研磨時間為25-50分鐘，優選的，30分鐘。