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专利号: 2020112150772
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-12-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高性能金属-空气电池正极催化剂,其特征在于,所述催化剂由过渡金属氮化物-过渡金属氧化物异质颗粒(MNx-MOy)和介孔结构碳基体(C)构成,所述异质颗粒以纳米粒子的形态分散于介孔结构碳基体中,异质颗粒的尺寸为20-80nm,占催化剂总质量的10-

50%;所述异质颗粒由过渡金属的氮化物和氧化物两种成分组成,其中氧化物占异质颗粒总质量的10-100%。

2.根据权利要求1所述高性能金属-空气电池正极催化剂,其特征在于,所述过渡金属为Co、Ni或Cu。

3.一种如权利要求1或2所述高性能金属-空气电池正极催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)介孔碳的表面官能团化处理

将介孔碳分散在强酸溶液中,搅拌0.5-2h,使强酸溶液充分浸入介孔结构中;将所得分散液置于反应釜中在100-200℃下保持2-6h,自然冷却之后,将强酸溶液处理后的介孔碳离心分离出来,用水和乙醇离心清洗干净,真空干燥,获得表面官能团化的介孔碳;

(2)过渡金属离子Mn+和过渡金属氨配离子M(NH3)mn+在介孔碳上的共吸附将上一步所得表面官能团化的介孔碳浸入浓度为1-10mmol L-1的过渡金属盐的水溶液中,搅拌0.5-4h,将如此处理过的介孔碳用水离心洗涤之后重新分散在水中,随后加入浓度为25%-28%的氨水并搅拌0.5-2h,然后分别用水和乙醇离心清洗干净,将所得产物真空干燥,获得吸附有大量Mn+和M(NH3)mn+的介孔碳,即M(NH3)mn+&Mn+/C;

(3)热处理获得MNx-MOy/C复合材料

将上一步所得M(NH3)mn+&Mn+/C在惰性气氛或真空条件下煅烧,获得过渡金属氮化物-过渡金属氧化物异质颗粒高度分散于介孔碳基体中的复合材料MNx-MOy/C。

4.根据权利要求3所述高性能金属-空气电池正极催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述强酸溶液为0.5-2mol L-1的硝酸溶液。

5.根据权利要求3所述高性能金属-空气电池正极催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)和(2)中所述真空干燥的温度为40-90℃,时间为6-24h。

6.根据权利要求3所述高性能金属-空气电池正极催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述过渡金属盐为过渡金属的氯化物或硝酸盐。

7.根据权利要求3所述高性能金属-空气电池正极催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述煅烧的方法是:以0.5-10℃/min的速率从室温升至600-800℃,保温1-4h,自然冷却至室温。

8.根据权利要求3所述高性能金属-空气电池正极催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述惰性气氛为N2气氛。

9.根据权利要求3所述高性能金属-空气电池正极催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述介孔碳在硝酸水溶液中的浓度为3-10mg/mL;步骤(2)所述表面官能团化的介孔碳、过渡金属盐的水溶液、氨水的用量比为1-10mg:1-5mL:1mL。