專利名稱：鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料與電化學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧 (LSCO)分級(jí)介孔結(jié)構(gòu)納米線及其制備方法，該材料可作為在鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件的催化劑材料。
背景技術(shù)：
鋰空氣電池以其超高的比容量和能量密度被儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)W者們廣泛關(guān)注，由于其正極參與化學(xué)反應(yīng)的O2不在電池內(nèi)部而來源于外界環(huán)境，因此鋰空氣電池可以提供超高的能量密度(5000 Wh/kg)，為相同質(zhì)量鋰離子電池的十倍以上。同時(shí)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，為研究新一代高容量綠色儲(chǔ)能器件提供了選擇，未來可能會(huì)在電動(dòng)汽車等領(lǐng)域中得到較為廣泛的應(yīng)用。由于電池反應(yīng)產(chǎn)物和電解液分解產(chǎn)物如Li2O、Li202、Li2CO3等在正極部分沉積，分解產(chǎn)物附著在電池催化劑表面，對(duì)氧氣傳輸通道產(chǎn)生堵塞，使催化劑利用效率大大降低，導(dǎo)致普通鋰空氣電池?zé)o法提供足夠的能量密度。分級(jí)介孔納米材料由于其大的比表面積、更好的通透性、更多的表面活性位等結(jié)構(gòu)特征，能減少鋰空氣電池反應(yīng)產(chǎn)物和電解液分解產(chǎn)物對(duì)氧氣傳輸通道的堵塞，提高催化劑利用效率，提高鋰空氣電池能量密度，使其具備在催化、電化學(xué)等多方面的廣泛的應(yīng)用前景。由于鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧材料的結(jié)構(gòu)缺陷，可提供良好的氧氣通道，在電催化領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。另外，采用簡單的多步微乳液自組裝的方法，結(jié)合后期慢速退火處理，僅需要控制反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)溫度，即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物可控合成，方法簡單，利于市場化推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，具有優(yōu)良電催化性能的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線及其制備方法。本發(fā)明還提供了鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線作為鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件的催化劑材料的應(yīng)用。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線，其直徑為10(Tl50 nm，長度為1-2 μ m，其比表面積高達(dá)96. 8 m2/g，其由大量相互連接的納米短棒搭接而成，搭接部分形成大量堆積孔，所述的納米短棒直徑為3(T50 nm，其表面存在大量由于結(jié)構(gòu)缺陷而造成的小孔，其為下述方法制備的產(chǎn)物
1)按異辛烷正丁醇=15 18ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB,磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；
2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；
3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；
4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌4飛小時(shí)，得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到的產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌、干燥，得到鈣鈦礦 型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。按上述方案，洗滌得到的產(chǎn)物在80°C下干燥12 24小時(shí)。按上述方案，還包括有退火處理，即將干燥產(chǎn)物在氬氣下以1°C /min的升溫速度升溫到 75(T850°C。所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的制備方法，其特征在于包括有以下步驟
1)按異辛烷正丁醇=15 18ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB,磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；
2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；
3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；
4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌4飛小時(shí)，得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到的產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌、干燥和退火處理，得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。按上述方案，洗滌得到的產(chǎn)物在80°C下干燥12 24小時(shí)。按上述方案，還包括有退火處理，即將干燥產(chǎn)物在氬氣下以1°C /min的升溫速度升溫到 75(T850°C。所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線作為鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件的催化劑材料的應(yīng)用。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用多步微乳液自組裝法，結(jié)合后期退火處理，獲得了鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線，該材料作為鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件等催化劑材料，有良好的電催化性能，具有極高的比電容量；本發(fā)明具有原料廉價(jià)、工藝簡單環(huán)保、材料電化學(xué)性能優(yōu)異的特點(diǎn)；本發(fā)明在鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件上有較大的應(yīng)用潛力。本發(fā)明的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的分級(jí)介孔結(jié)構(gòu)與其性能的提高密切相關(guān)，第一，電催化性能與比表面積具有緊密關(guān)系，LSCO分級(jí)介孔納米線的比表面積高達(dá)96. 8 m2 g — \明顯高于文獻(xiàn)報(bào)道的LSCO材料和LSCO納米顆粒11. 87 m2 g 1 ;第二，即使在電解液分解產(chǎn)物沉積在催化劑和電極表面的情況下，相互搭接的LSCO納米短棒所提供的非連續(xù)的孔道結(jié)構(gòu)依然可為氧氣的傳到提供連續(xù)的通道；第三，鈣鈦礦型的本身存在缺陷的結(jié)構(gòu)和LSCO納米短棒表面的多孔結(jié)構(gòu)可在更低尺度上增加氧氣的流動(dòng)性，在動(dòng)力學(xué)上提高ORR催化效率；第四，這種分級(jí)結(jié)構(gòu)可有效減小材料自團(tuán)聚的發(fā)生，在催化過程中保證與氧氣的充分接觸，充分發(fā)揮納米材料的優(yōu)勢。這表明分級(jí)介孔結(jié)構(gòu)可有效地提高電化
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學(xué)性能，鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線在鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件上有較大的應(yīng)用潛力。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的XRD圖，嵌入圖為鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧原子結(jié)構(gòu)模型圖2是本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線N2吸附脫附曲線，嵌入圖為鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的BJH孔徑分布曲線；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的SEM圖4是本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的TEM圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的HRTEM圖6是本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線節(jié)點(diǎn)處的HRTEM圖和所選區(qū)域FFT花樣；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的合成機(jī)理圖8是本發(fā)明實(shí)施例I所得的的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線+活性炭(AC)的玻碳電極在不同轉(zhuǎn)速下的ORR極化電流曲線；
圖9是本發(fā)明實(shí)施例I所得的玻碳電極在1600 rpm的轉(zhuǎn)速下的ORR、OER極化曲線；圖10是基于本發(fā)明實(shí)施例I所得的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線+活性炭(AC)的鋰空氣電池在常壓純氧中的放電曲線。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例I :
鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的制備方法，包括如下步驟
O按異辛烷正丁醇=15 ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB，磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；
2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；
3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；
4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌6小時(shí)，得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到的產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌；洗滌的產(chǎn)物在80°C下干燥24小時(shí)；干燥產(chǎn)物在氬氣下以1°C /min的升溫速度升溫到800°C退火處理，得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。
本發(fā)明中鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線由X-射線衍射儀確定。如圖I所示，X-射
5線衍射圖譜表明，經(jīng)退火后得到的鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線為純相Laa5Sra5CO02.91，JCPDScard No. 00-048-0122: a=5. 4300 A, b=5. 4300 A, c=13. 2516 A。通過原子結(jié)構(gòu)模型，確定LSCO為典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且由于氧缺位的存在，可能進(jìn)一步增加離子或氧氣的傳導(dǎo)。如圖3所示，掃描電子顯微鏡測試表明，產(chǎn)物鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線直徑約為150 nm,由大量相互連接的納米短棒搭接而成，搭接部分形成大量堆積孔。進(jìn)一步信息可從TEM和HRTEM圖中獲得，如4_5所示，分級(jí)介孔納米線的長度為1_2 μ m，LSCO的納米短棒直徑約40 nm，發(fā)現(xiàn)在LSCO納米短棒表面仍然存在大量由于結(jié)構(gòu)缺陷而造成的孔結(jié)構(gòu)。近距離觀察LSCO分級(jí)介孔納米線中納米短棒連接結(jié)點(diǎn)處，發(fā)現(xiàn)LSCO納米短棒并不是簡單搭接在一起，而是具有取向的連接。觀察結(jié)點(diǎn)處的HRTEM圖，發(fā)現(xiàn)在形成LSCO分級(jí)介孔納米線時(shí)，LSCO納米短棒在原子層面上緊密連結(jié)在一起。如圖6所示，通過HRTEM的晶格條紋和在選區(qū)位置的FFT衍射花樣，發(fā)現(xiàn)在LSCO納米短棒之間的連結(jié)部位，存在著不同的生長方向，因此，這表明LSCO納米短棒和分級(jí)介孔納米線的晶化形成不是同步的。如圖7所示，LSCO納米短棒首先在La (NO3) 3，Sr (NO3) 2，Co (NO3) 2和KOH的微乳液的高速攪拌作用下晶化生長，隨著攪拌速度的降低、并控制微乳液中水核尺寸的增加，LSCO納米短棒將會(huì)發(fā)生自組裝，同時(shí)，LSCO納米短棒將自身作為模板，引導(dǎo)納米短棒的進(jìn)一步的取向生長，最終形成LSCO分級(jí)介孔納米線。如圖2所示，N2吸附脫附曲線和BJH孔徑分布曲線表明LSCO分級(jí)介孔納米線存在本身納米棒表面孔道和納米棒堆積形成的孔，平均孔徑為10. 17nm，為典型介孔納米線。分級(jí)介孔納米線的比表面積為96. 8 m2/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過類似尺寸的納米線。本發(fā)明中鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧(LSCO)分級(jí)介孔納米線的氧還原反應(yīng)和氧析出反應(yīng)的催化活性采用旋轉(zhuǎn)圓盤電極法測試，取O. 75 mg LSCO分級(jí)介孔納米線混合4. 25 mg活性炭AC(XC-72)，分散在含122 μ I質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 wt% Nafion的I ml水異丙醇體積比為3:1的液體中，超聲處理，獲得均質(zhì)墨汁狀液體。取同樣質(zhì)量的制備的材料，首先滴附在玻碳電極表面(直徑為5mm)，烘干后約20 μ g。在O. IM KOH通氧氣，掃描速率SmVs—1，測試在室溫下進(jìn)行。如圖8所示，LSCO分級(jí)介孔納米線+AC在轉(zhuǎn)速為1600 rpm時(shí)的半波電位在、.77V，相比AC、LSC0納米顆粒+AC有明顯的正移，說明經(jīng)過構(gòu)筑分級(jí)介孔納米線，催化劑催化活性有明顯的提高。LSCO分級(jí)介孔納米線+AC的極限擴(kuò)算電流可達(dá)-13 mA cm—2，遠(yuǎn)超過等量的活性炭或其他鋰空氣電池催化劑。從圖9可以看出，鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧(LSCO)分級(jí)介孔納米線具有良好的0RR、0ER
催化活性。本發(fā)明中鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧(LSCO)分級(jí)介孔納米線組裝鋰空氣電池在純氧氣中測試，LSCO分級(jí)介孔納米線+AC的鋰空氣電池具有超高的比容量，如圖10所示，可達(dá)11059mAh/g，放電平臺(tái)在2. 7 V左右，對(duì)應(yīng)的比能量高達(dá)27647 Wh/kg。其比容量遠(yuǎn)高于AC(1444mAh/g), LSCO納米顆粒+AC (5302 mA/g)鋰空氣電池。
實(shí)施例2
鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧(LSCO)分級(jí)介孔納米線的制備方法，包括如下步驟
O按異辛烷正丁醇=15 ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB，磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；
2)再將2. 75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；
3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；
4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌6小時(shí)，得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌；洗滌的產(chǎn)物在80°C下干燥24小時(shí)；干燥產(chǎn)物在氬氣下以1°C /min的升溫速度升溫到750°C退火處理，得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。
實(shí)施例3
鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧(LSCO)分級(jí)介孔納米線的制備方法，包括如下步驟
O按異辛烷正丁醇=18 ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB，磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；
2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；
3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；
4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌5小時(shí)，得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌；洗滌的產(chǎn)物在80°C下干燥24小時(shí)；干燥產(chǎn)物在氬氣下以1°C /min的升溫速度升溫到800°C退火處理，得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。
實(shí)施例4
鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧(LSCO)分級(jí)介孔納米線的制備方法，包括如下步驟
O按異辛烷正丁醇=15 ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB，磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；
2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；
3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；
4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌4小時(shí)，得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌；洗滌的產(chǎn)物在80°C下干燥12小時(shí)；干燥產(chǎn)物在氬氣下以1°C /min的升溫速度升溫到850°C退火處理，得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。
實(shí)施例5
鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧(LSCO)分級(jí)介孔納米線的制備方法，包括如下步驟
1)按異辛烷正丁醇=15ml:3ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB，磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；
2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；
3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；
4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌4小時(shí)，得到產(chǎn)物；
5)將步驟4)得到產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌；洗滌的產(chǎn)物在80°C下干燥12小時(shí)；得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。
權(quán)利要求
1.鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線，其直徑為10(Tl50nm，長度為1-2 μ m，其比表面積高達(dá)96. 8 m2/g，其由大量相互連接的納米短棒搭接而成，搭接部分形成大量堆積孔，所述的納米短棒直徑為3(T50 nm，其表面存在大量由于結(jié)構(gòu)缺陷而造成的小孔，其為下述方法制備的產(chǎn)物1)按異辛烷正丁醇=15 18ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB,磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌4飛小時(shí)，得到產(chǎn)物；5)將步驟4)得到的產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌、干燥，得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。
2.按權(quán)利要求I所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線，其特征在于洗滌得到的產(chǎn)物在80°C下干燥12 24小時(shí)。
3.按權(quán)利要求I或2所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線，其特征在于還包括有退火處理，即將干燥產(chǎn)物在氬氣下以l°c /min的升溫速度升溫到75(T850°C。
4.權(quán)利要求I所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的制備方法，其特征在于包括有以下步驟1)按異辛烷正丁醇=15 18ml 3 ml配制異辛烷/正丁醇混合液，加入3. O g CTAB,磁力攪拌直至無大顆粒，重復(fù)上述步驟，得到兩份異辛烷-正丁醇-CTAB的混合物；2)再將2.75 ml的I M KOH水溶液緩慢滴加入到步驟I)得到的其中一份異辛烷_正丁醇-CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的KOH微乳液；3)配制O. 5 mol/L 的 La (NO3) 3、Sr (NO3) 2 和 Co (NO3) 2 水溶液，按 La (NO3) 3 Sr (NO3) 2 Co (NO3)2=O. 5ml :0. 5ml :1ml均勻混合，緩慢滴加入步驟I)得到的另一份異辛烷/正丁醇/CTAB的混合物中，磁力攪拌至形成澄清穩(wěn)定的La(NO3)3-Sr(NO3)2 -Co (NO3)2微乳液；4)將步驟2)所得的KOH微乳液和步驟3 )所得的La (NO3) 3 -Sr (NO3) 2 -Co (NO3) 2微乳液混合，快速攪拌I小時(shí)，然后緩慢攪拌4飛小時(shí)，得到產(chǎn)物；5)將步驟4)得到的產(chǎn)物離心分離，用乙醇和去離子水反復(fù)離心洗滌、干燥和退火處理，得到鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線。
5.按權(quán)利要求4所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的制備方法，其特征在于洗滌得到的產(chǎn)物在80°C下干燥12 24小時(shí)。
6.按權(quán)利要求4或5所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線的制備方法，其特征在于還包括有退火處理，即將干燥產(chǎn)物在氬氣下以1°C /min的升溫速度升溫到75(T850°C。
7.權(quán)利要求I所述的鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線作為鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件的催化劑材料的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔結(jié)構(gòu)納米線及其制備方法，其可作為在鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件的催化劑材料，其直徑為100~150nm，長度為1-2μm，其比表面積高達(dá)96.8m2/g，其由大量相互連接的納米短棒搭接而成，搭接部分形成大量堆積孔，所述的納米短棒直徑為30~50nm，其表面存在大量由于結(jié)構(gòu)缺陷而造成的小孔，本發(fā)明的有益效果是利用多步微乳液自組裝法，結(jié)合后期退火處理，獲得鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線，其作為鋰空氣電池、燃料電池或其他電化學(xué)器件等催化劑材料，有良好的電催化性能，具有極高的比電容量；本發(fā)明具有原料廉價(jià)、工藝簡單環(huán)保、材料電化學(xué)性能優(yōu)異的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J23/83GK102945969SQ201210420109
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者麥立強(qiáng), 趙云龍, 石長瑋 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)