專利名稱：一種基于重油殘渣的鋰空氣電池催化劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰空氣電池催化劑的制備方法，特別涉及一種利用重油殘渣制備碳微球，并將碳微球用于電池催化劑載體的制備方法。
背景技術：
通常所說的重油是指常規(guī)原油中的渣油和API度小于20 (相對密度大于O. 934)的稠油。重油可粗略的分成兩部分可轉化為汽油、煤油、柴油的輕質等車用輕質燃料和化工原料的可轉化部分，以及通過現(xiàn)有的加工手段不能或者難以經(jīng)濟轉化的殘渣部分。重油殘渣的價格極其低廉，到目前還未找到有效利用途徑的工業(yè)廢料，如果不開發(fā)出有效提高·其價值的利用途徑，不僅浪費了資源，多余的廢渣還會污染我們賴以生存的環(huán)境。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的提供一種基于重油殘渣的鋰空氣電池催化劑的制備方法，采用CVD法將重油殘渣高溫熱解制得炭微球，再用超聲振蕩分散制得碳漿，然后加入H2PtCl6溶液和過渡金屬鹽溶液，均勻混合后滴加還原劑，保溫后清洗、過濾，真空干燥，再經(jīng)過熱處理即可制得本發(fā)明的催化劑，所得催化劑由活性組分Pt、過渡金屬氧化物(M)和碳微球載體組成，活性組分中Pt的負載量為O. 2 5wt%，過渡金屬氧化物的負載量為5 20wt%，余量為碳微球載體。該方法工藝簡單、價格低廉，環(huán)境友好。一種基于重油殘渣的鋰空氣電池催化劑的制備方法，用重油殘渣制得炭微球為載體，用浸潰還原法將Pt負載在該載體上制備Pt-M/炭催化劑，其具體的制備工藝步驟如下(I)用化學氣相沉積法在11731373K將重油殘渣熱解制得粒徑均勻的碳微球；(2)取Ig碳微球，在383K在5mol · Γ1硝酸溶液中回流，并清洗，過濾；(3)取硝酸溶液處理過的碳微球，于水中超聲振蕩分散均勻制得碳漿；(4)緩慢加入H2PtCl6溶液和過渡金屬鹽溶液，使其與碳微球混合均勻；(5)逐滴加入還原劑為氫氧化鈉溶液、乙二醇溶液或亞硫酸氫鈉溶液，將混合液pH調節(jié)至8 10 ；(6)然后將混合溶液加熱至333K，保溫30min ；(7)將混合液用蒸餾水反復沖洗、過濾，并在真空狀態(tài)下，真空干燥，再經(jīng)過熱處理，制得鋰空氣電池催化劑。上述的過渡金屬鹽溶液為Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Ti，Mo，Sn元素的可溶性鹽。按照上述工藝步驟所實現(xiàn)的采用重油殘渣制得碳微球作為鋰空氣電池的催化劑載體，其優(yōu)點首先在于利用工業(yè)廢料的重油殘渣作為制備碳微球的原料，解決了重油殘渣廢料對環(huán)境的污染問題，也減少了能源的消耗，而且能夠大大地降低鋰空氣電池催化劑載體的成本。本發(fā)明工藝簡單、價格低廉，且有利于環(huán)境保護，是一種綠色的、節(jié)能減排的鋰空氣電池催化劑的制備方法。
具體實施例方式實施例1利用CVD法在1173K溫度下將重油殘渣高溫熱解制得尺寸均勻的炭微球，稱取Ig收集到的炭微球，加熱到393K在3mol -Γ1硝酸溶液中回流5h，然后用大量去離子水沖洗至呈中性，過濾、干燥，收集樣品。稱取Ig純化處理過的炭微球，于水中超聲振蕩制得碳漿，緩慢加入5. 5mg/ml的H2PtCl6溶液Iml和6. 4mg/ml的Co (NO3)2溶液10ml，使其與炭微球充分混合。加入50mL的甲醛溶液，再加入少量NaOH(O. 5mol · Γ1)溶液，將混合液pH調節(jié)至10，將溶液加熱至333K，保溫30min，待溶液冷卻至室溫后再連續(xù)攪拌24h。清洗、過濾并在353K真空狀態(tài)下，真空干燥，再經(jīng)過熱處理，即得O. 2 %Pt-5%Co304/炭微球復合材料，即鋰空氣電池催化劑。實施例2利用CVD法在1273K溫度下將重油殘渣高溫熱解制得尺寸均勻的炭微球，稱取Ig收集到的炭微球，加熱到393K在3mol · Γ1硝酸溶液中回流5h，然后用大量去離子水沖洗至呈中性，過濾、干燥，收集樣品。稱取Ig純化處理過的炭微球，于水中超聲振蕩制得碳漿，緩慢加入12mg/ml的H2PtCl6溶液IOml和10mg/ml的SnCl2溶液2ml，使其與炭微球充分混合。加入50mL的乙二醇溶液，再加入少量NaOH(O. 2mol · L—1)溶液，將混合液pH調節(jié)至8，將溶液加熱至333K，保溫30min，待溶液冷卻至室溫后冉連續(xù)攪拌24h。清洗、過濾并在353K真空狀態(tài)下，真空干燥，再經(jīng)過熱處理，即得2wt%Pt-10wt%Sn02/炭微球復合材料催化劑。實施例3利用CVD法在1273K溫度下將重油殘渣高溫熱解制得尺寸均勻的炭微球，稱取Ig收集到的炭微球，加熱到393K在3mol · Γ1硝酸溶液中回流5h，然后用大量去離子水沖洗至呈中性，過濾、干燥，收集樣品。稱取Ig純化處理過的炭微球，于水中超聲振蕩制得碳漿，緩慢加入8. 9mg/ml的H2PtCl6溶液20ml和31mg/ml的乙酸鎳溶液20ml，使其與炭微球充分混合。再加入少量NaOH(O. 2mol · L—1)溶液，將混合液調節(jié)pH至9，將溶液加熱至333K，保溫30min，待溶液冷卻至室溫后再連續(xù)攪拌12h。清洗、過濾并在353K真空狀態(tài)下，真空干燥，再經(jīng)過熱處理，即得5wt%Pt-20wt%Ni0/炭微球復合材料催化劑。
權利要求
1.一種基于重油殘渣的鋰空氣電池催化劑的制備方法，其特征在于制備步驟如下采用化學氣相沉積法將重油殘渣熱解制得炭微球，再用超聲振蕩分散制得碳漿后，加入H2PtCl6溶液和過渡金屬鹽溶液均勻混合，然后滴加氫氧化鈉溶液、乙二醇溶液或亞硫酸氫鈉溶液等還原劑，保溫后清洗，過濾，真空冷凍干燥，再經(jīng)過熱處理制得鋰空氣電池催化劑；所得催化劑由活性組分Pt、過渡金屬氧化物和碳微球載體組成，活性組分中Pt的負載量為O.2 5wt%，過渡金屬氧化物的負載量為5 20wt%，余量為碳微球載體。
2.如權利要求1所述方法的具體工藝步驟按下列順序進行 (1)用化學氣相沉積法在11731373K將重油殘渣熱解制得粒徑均勻的碳微球； (2)取Ig碳微球，在383K在5mol· Γ1硝酸溶液中回流，并清洗，過濾； (3)取硝酸溶液處理過的碳微球，于水中超聲振蕩分散均勻制得碳漿； (4)緩慢加AH2PtCl6溶液和過渡金屬鹽溶液，使其與碳微球混合均勻； (5)逐滴加入還原劑為氫氧化鈉溶液、乙二醇溶液或亞硫酸氫鈉溶液，將混合液調節(jié)至中性； (6)然后將混合溶液加熱至333K，保溫2(T60min； (7)將混合液用蒸餾水反復沖洗、過濾，真空冷凍干燥，再經(jīng)過高溫熱處理，制得鋰空氣電池催化劑。
3.根據(jù)權利要求1或2—種基于重油殘渣的鋰空氣電池催化劑的制備方法，其特征在于所述的過渡金屬鹽為Mn，F(xiàn)e，Co，Ni, Ti，Mo，Sn元素的可溶性鹽。
全文摘要
一種基于重油殘渣的鋰空氣電池催化劑的制備方法，用CVD法將重油殘渣高溫熱解制得炭微球，回流清洗過濾后，經(jīng)酸處理以及超聲振蕩分散制得碳漿，然后與H2PtCl6溶液及過渡金屬鹽溶液充分混合后加入還原劑，再經(jīng)保溫、清洗過濾、真空干燥、熱處理制得本發(fā)明的催化劑。本發(fā)明利用工業(yè)廢料重油殘渣作為制備炭微球的原料，解決了廢料對環(huán)境的污染問題，減少了能源消耗，而且制備工藝簡單，成本低廉。所制備的催化劑用于鋰空氣電池，表現(xiàn)出優(yōu)良的催化活性。
文檔編號B01J23/62GK103007960SQ20121053930
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者王亮, 銀鳳翔, 陳標華, 李國儒 申請人:北京化工大學常州先進材料研究院