本發(fā)明涉及材料合成領(lǐng)域，特別涉及一種新型氧還原電催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

清潔的可再生能源是應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境危機(jī)的有效途徑之一，在諸多的可再生能源中，化學(xué)能源能量轉(zhuǎn)化率高，便于攜帶，一直是研究的熱點(diǎn)。其中，金屬空氣電池由于具有極高的理論能量密度，因此作為新一代動(dòng)力電池系統(tǒng)備受關(guān)注。

傳統(tǒng)的陰極氧還原催化劑如貴金屬pt/c由于價(jià)格高昂、資源稀缺，因此不適合在工業(yè)上的應(yīng)用。目前，開發(fā)新型非貴金屬催化劑成為當(dāng)前的一大研究熱點(diǎn)。mno2由于具有資源豐富、價(jià)格低廉和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，作為陰極氧還原催化劑引起了研究學(xué)者廣泛的注意。不同晶型結(jié)構(gòu)的mno2的氧還原催化活性順序?yàn)椋害?mno2>γ-mno2>β-mno2。目前，有許多研究采用不同的方法合成了α-mno2，并將其應(yīng)用于氧還原催化反應(yīng)。例如，cheng等(chem.mater.,2010,22,898-905)通過水熱法，以高錳酸鉀為氧化劑，硫酸錳作為還原劑合成了α-mno2的氧還原催化劑；xiao等(j.phys.chem.c,2010,114,1694-1700)利用高錳酸鉀與鹽酸反應(yīng)合成了α-mno2納米管的氧還原催化劑；cheng等(j.mater.chem.a,2016,4,16462-16468)以氯酸鉀為氧化劑，醋酸錳作為還原劑合成了α-mno2的氧還原催化劑。目前，采用層狀二氧化錳(δ-mno2)作為反應(yīng)物合成α-mno2氧還原催化劑的研究鮮見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型氧還原電催化劑的制備方法。

一種新型氧還原電催化劑的制備方法，含有如下步驟：將層狀氧化錳固體粉分散至酸性溶液當(dāng)中，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在100℃溫度下靜置反應(yīng)24h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即得到所述的電極催化劑。

進(jìn)一步的，所述的酸為硫酸。

進(jìn)一步的，所述酸的摩爾濃度為0.3～0.4mol./l。

進(jìn)一步的，所述層狀氧化錳由如下含驟合成：將葡萄糖與高錳酸鉀加入至蒸餾水溶液當(dāng)中，劇烈攪拌后得到凝膠，然后將剩余的水倒去后將該凝膠放置于110℃下干燥12h得到干凝膠；最后將干凝膠煅燒2h后，并將所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即得到所述的層狀氧化錳。

更進(jìn)一步的，所述葡萄糖與高錳酸鉀的摩爾比為3:2。

更進(jìn)一步的，所述煅燒溫度為450℃。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提供了一種2步法制備氧還原電催化劑，該制備方法具有流程簡(jiǎn)單、控制方便、產(chǎn)量大、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。制備的氧還原電催化劑作為電極活性材料，在氧還原性能測(cè)試中表現(xiàn)出良好的催化性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1制備的催化劑x射線衍射圖。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1制備的催化劑掃描電鏡圖。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備催化劑的電催化氧還原的性能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不是對(duì)本發(fā)明的限定。

如無特別說明，本發(fā)明的層狀氧化錳均按如下步驟合成：將0.03mol葡萄糖與0.02mol高錳酸鉀加入至100ml蒸餾水溶液當(dāng)中，劇烈攪拌后得到凝膠，然后將剩余的水倒去后，將該凝膠放置于110℃下干燥12h得到干凝膠；最后將干凝膠在450℃下煅燒2h后，并將所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥，即得到所述的層狀氧化錳。

實(shí)施例1

將0.4g上述方法所得的層狀氧化錳固體粉分散至30ml硫酸溶液當(dāng)中，其中，硫酸的濃度為0.3mol/l，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在100℃溫度下靜置反應(yīng)24h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌而后干燥即得到所述的電極催化劑。

然后將上述電極催化劑進(jìn)行表征，其x射線衍射圖如圖1，從圖1可以看出，其與jcpdf標(biāo)準(zhǔn)卡pdf#44-0141型號(hào)的α-mno2對(duì)應(yīng)；圖2為本實(shí)施例制備催化劑的掃描電鏡圖，從圖中可以看出其為一種一維納米棒結(jié)構(gòu)。本制備方法所選用的原料中，陰離子只含有硫酸根，有利于誘導(dǎo)生成α-mno2。

實(shí)施例2

將實(shí)施例1所制備的電極催化劑做成電極，在堿性溶液、1600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速中測(cè)試電催化的氧還原性能(其電極制備和實(shí)驗(yàn)過程為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳細(xì)描述)。其電催化氧還原的性能圖如圖3所示，其起始還原電位為0.87v，極限電流密度為5.56macm^-2，3macm^-2的電位位于0.75v，顯示出優(yōu)異的氧還原性能。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及材料合成領(lǐng)域，特別涉及一種新型氧還原電催化劑的制備方法。一種新型氧還原電催化劑的制備方法，含有如下步驟：將層狀氧化錳固體粉分散至酸性溶液當(dāng)中，攪拌均勻后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，在100℃溫度下靜置反應(yīng)24h，所得產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌和干燥后，即得到所述的電極催化劑。本發(fā)明提供了一種兩步法制備氧還原電催化劑的方法，該制備方法具有流程簡(jiǎn)單、控制方便、產(chǎn)量大、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。制備的氧還原電催化劑作為電極活性材料，在氧還原性能測(cè)試中表現(xiàn)出良好的催化性能。

技術(shù)研發(fā)人員：楊澤超;王瑩;南雅詩(shī);曾科霖;程高;葉飛;孫明;余林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.15
技術(shù)公布日：2017.07.11