專利名稱：一種鋰空氣電池鉑基催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電催化劑的制備方法，特別涉及一種用于鋰空氣電池的鉬基催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰空氣電池具有比能量和比功率大以及體系輕等突出優(yōu)點(diǎn)，是目前公認(rèn)最具應(yīng)用前景的電池技術(shù)，特別是在電動(dòng)汽車及便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。然而目前由于催化劑性能的限制，鋰空氣電池性能離商業(yè)化還有一定的距離。目前性能最好的是炭負(fù)載的P·t基催化劑，這些Pt基催化劑的特征是粒度為幾個(gè)納米的Pt高分散地負(fù)載于具有高導(dǎo)電性、高比表面、抗腐蝕的炭載體上；在PtAu/C等合金催化劑中除了貴金屬高分散的特征，還要求Pt與Au形成微觀均勻的合金。雖然這些催化劑的制備方法已有不少報(bào)道，但操作都較復(fù)雜，成本較高。其中最具代表性的是Watanabe等報(bào)道的PtRu/C的制備方法(J. Electroanal. Chem. , 1987，229:395)，這種方法雖然可以得到高分散的PtRu/C (粒度3 4nm),但操作步驟復(fù)雜難控,藥品消耗多,而且納米粉體的過(guò)濾分離十分困難、耗時(shí)，洗滌過(guò)程也容易導(dǎo)致貴重金屬流失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供ー種鋰空氣電池鉬基催化劑的制備方法，這種方法操作簡(jiǎn)單，無(wú)需困難的過(guò)濾和洗滌エ序，以克服現(xiàn)有技術(shù)不足。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是ー種鋰空氣電池鉬基催化劑的制備方法，將鉬或鉬基合金組分的化合物的溶液與炭載體攪拌混合，然后在50°C 160°C下利用噴霧干燥技術(shù),包括噴霧熱解干燥和噴霧冷凍干燥，得到干粉體；將所得干粉體在100°C 300°C用氫氣作為還原劑將炭表面金屬化合物還原為金屬或合金，即得本發(fā)明的鉬基催化劑。所述的鉬合金組分的化合物為Au、Ag、Ir，Ru、Pd，Os，Rh，Ta元素的可溶性化合物。所述鉬的化合物的溶液以丙酮、ニ甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、ニ甲基亞砜或低級(jí)醇為溶剤。所述低級(jí)醇為甲醇、こ醇、丙醇、こニ醇或異丙醇。本發(fā)明所得催化劑的活性組分在炭載體上分布均勻，對(duì)鋰空氣電池相關(guān)電催化反應(yīng)具有優(yōu)異的性能。本方法操作簡(jiǎn)單，無(wú)需過(guò)濾和洗滌，僅消耗少量廉價(jià)的化學(xué)藥品，非常適合エ業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式采用本發(fā)明的方法制備鋰空氣電池鉬基催化劑先將鉬或鉬基合金組分的化合物的溶液與高比表面、高電導(dǎo)率的炭載體(如Carbot公司的VulcanXC-72)攪拌混合，在40 160°C的溫度下，利用噴霧干燥技術(shù)制得干粉體，再將所制備的干粉體在100 300°C下用氫氣作為還原劑將炭表面的鉬或其合金元素的化合物還原為金屬或合金，即得所需鉬基催化劑。實(shí)施例1將IOg H2PtCl6 與 25g HAuCl4 溶于 IOOg こ醇，加入 150g 炭黑(Carbot 公司的Vulcan XC-72)并充分?jǐn)嚢杌靹颍?0°C下噴霧干燥；所得干粉體在180°C下用氫氣還原0. 5小時(shí)，得所需PtAu/C催化劑。將所得的催化劑應(yīng)用于鋰空氣電池，能源轉(zhuǎn)換效率為90%。實(shí)施例2將30g H2PtCl6與20g RuCl3溶于IOOml異丙醇，加入200g炭黑(Carbot公司的Vulcan XC-72)并充分?jǐn)嚢杌靹颍?0°C噴霧干燥；所得干粉體在150°C下用氫氣還原I小時(shí)，得所需PtRu/C催化劑。將所得的催化劑應(yīng)用于鋰空氣電池，能源轉(zhuǎn)換效率為87%。實(shí)施例3將8g H2PtCl6與IOg AgNO3溶于IOOml ニ甲基甲酰胺，加入200g炭黑(Carbot公司的Vulcan XC-72)并充分?jǐn)嚢杌靹颍?0°C噴霧干燥；所得干粉體在120°C下用氫氣還原1. 5小時(shí)，得所需PtAg/C催化劑。將所 得的催化劑應(yīng)用于鋰空氣電池，能源轉(zhuǎn)換效率為85%。
權(quán)利要求
1.一種鋰空氣電池鉬基催化劑的制備方法，其特征在于將鉬或鉬合金組分的化合物的溶液與炭載體攪拌混合，在50°C 160°C下利用噴霧干燥技術(shù)，包括真空噴霧熱解干燥和真空噴霧冷凍干燥得到干粉體，再將所得干粉體在100°C 300°C用氫氣作為還原劑將炭表面金屬化合物還原為金屬或合金，即得所需鉬基催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰空氣電池鉬基催化劑的制備方法，其特征是所述的鉬合金組分的化合物為Au、Ag、Ir, Ru、Pd, Os, Rh, Ta元素的可溶性化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰空氣電池鉬基催化劑的制備方法，其特征是所述鉬或鉬合金組分的化合物的溶液以為丙酮、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜或低級(jí)醇為溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰空氣電池鉬基催化劑的制備方法，其特征是所述低級(jí)醇是甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇或異丙醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)易、廉價(jià)的鋰空氣電池鉑基催化劑的制備方法。該方法先將鉑(及其合金組分)的化合物的溶液與炭載體充分?jǐn)嚢杌靹?，然后利用噴霧干燥技術(shù)制得干粉體，再將干粉體在氫氣氛中溫和加熱條件下還原。所制備的催化劑的活性組分在炭載體上分布均勻，對(duì)鋰空氣電池相關(guān)電催化反應(yīng)具有優(yōu)異的性能。本方法操作簡(jiǎn)單，無(wú)需過(guò)濾和洗滌，僅消耗少量廉價(jià)的化學(xué)藥品，非常適合工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J23/52GK103041803SQ20121051731
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者銀鳳翔, 王亮, 陳標(biāo)華, 李國(guó)儒 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院