[發明專利]一種紅毛丹狀Co3

在審

• 申請號: 202110562934.4
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113353989A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 陳春來
• 申請（專利權）人: 杭州綺濼新型材料有限公司
• 主分類號: C01G51/04
• 分類號: C01G51/04;C01B32/05;H01M4/90;H01M12/06
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及電池技術領域，且公開了一種紅毛丹狀Co₃O₄?N,S摻雜多孔碳復合材料，合成的多孔碳和紅毛丹狀Co₃O₄均具有大的比表面積和眾多的孔結構，在Co₃O₄水熱過程中加入N,S摻雜，形成的Co₃O₄能夠均勻的分散在碳基體上，避免了過渡金屬氧化物材料的團聚，同時碳材料具有優良的導電性，有效的提高了復合材料的導電性，鈷離子以不同的價態存在，使得具有優良氧還原的能力，可以充當可逆吸附、解析氧和受體化學吸附位點，S原子的摻入，在碳材料表面產生更多的富電子或缺電子的活性位點，氮元素的摻入，能夠對材料產生電子調制作用，為金屬催化劑提供載體，使得紅毛丹狀Co₃O₄?N,S摻雜多孔碳復合材料具有良好的導電性能和氧還原能力。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體為一種紅毛丹狀Co₃O₄-N,S摻雜多孔碳復合材料和制備方法。

背景技術

隨著工業化的發展，人們對化石能源的需求量日益增大，而作為不可再生能源，傳統化石能源的儲存量面臨供不應求的局面，開發出新型可持續能源具有重要的意義，電池作為一種新型的儲能器件，在人類現代社會中占據著越來越重要的地位，金屬-空氣電池是電池中一種新型能源電池，具有綠色環保、存儲量大、成本低、安全穩定等一系列的優點，是一種很有發展前景的新型電池。

金屬-空氣電池的工作原理是將化學能轉化為電能，通過氧還原反應和燃料氧化反應的化學反應產生電能，其中金屬常見的是鋅、鎂、鋁等和氧氣作為電池中的染料，而作為正極材料的氧氣來源于空氣，是一種可再生的物質，取之不盡，用之不竭，使得金屬-空氣電池能夠有效、便利的使用，為了使燃料電池能夠快速的將化學能轉化為電能，就需要開發高效的氧還原催化劑，代替傳統的貴金屬催化劑，以碳作為基體的金屬氧化物就具有很好的氧還原能力，碳材料能夠提高整個材料的導電性能，而硫、氮、磷等雜元素的摻入，能夠很好的對材料產生電子調制作用，提供理想的電子結構，能更好的為金屬催化劑提供載體，常見的金屬氧化物有錳氧化物和鈷氧化物，而鈷氧化物中Co₃O₄具有高的電催化活性，同時可以構成不同的復合材料，是一種性質優良的雙功能催化劑，但易發生團聚，作為過渡金屬的氧化物，其導電性能較差，和碳材料復合后，能夠很好的解決這一問題，同時提高了碳材料的穩定性。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種紅毛丹狀Co₃O₄-N,S摻雜多孔碳復合材料和制備方法，解決了過渡金屬氧化物Co₃O₄導電性能差和氧還原效果差的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種紅毛丹狀Co₃O₄-N,S摻雜多孔碳復合材料，所述紅毛丹狀Co₃O₄-N,S摻雜多孔碳復合材料的制備方法包括以下步驟：

(1)將聚氧乙烯聚氧丙烯醚和鹽酸溶液混合，攪拌溶解，再加入殼聚糖和醋酸溶液，攪拌混合后，干燥，得到多孔碳前驅體；

(2)將多孔碳前驅體置于管式爐中，氬氣和硫化氫混合氣體氛圍中進行煅燒，得到N,S摻雜多孔碳；

(3)將丙三醇和氯化鈷水溶液混合，再加入尿素，攪拌混合均勻，再加入N,S摻雜多孔碳，進行水熱反應，反應結束后，洗滌，離心，干燥，得到鈷前驅體負載N,S摻雜多孔碳；

(4)將鈷前驅體負載N,S摻雜多孔碳轉移到管式爐中，在氮氣氛圍中煅燒，得到紅毛丹狀Co₃O₄-N,S摻雜多孔碳復合材料。