本發(fā)明涉及電池催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鎳鈷碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

鈷酸鋰是目前應(yīng)用最廣的電池材料，但鈷資源日益匱乏，價(jià)格昂貴，且鈷酸鋰電池在使用過(guò)程中存在安全隱患。鎳鈷錳酸鋰以相對(duì)廉價(jià)的鎳和錳取代了鈷酸鋰中三分之二以上的鈷，成本方面優(yōu)勢(shì)非常明顯，和其他鋰離子電池正極材料錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰相比，鎳鈷錳酸鋰材料和鈷酸鋰在電化學(xué)性能和加工性能方面非常接近，使得鎳鈷錳酸鋰材料成為新的電池材料而逐漸取代鈷酸鋰，成為新一代鋰離子電池材料的寵兒。

碳納米管是由單層或多層石墨片卷曲形成的無(wú)縫納米管，含碳?xì)怏w制備碳納米管反應(yīng)條件溫和，過(guò)程易實(shí)現(xiàn)且可大量、連續(xù)生產(chǎn)，鈷的催化對(duì)含碳?xì)怏w分解制備碳納米管在多數(shù)情況下，獲得的碳納米管形態(tài)不易控制且直徑較粗，其中催化劑的制備方法對(duì)碳納米管的反應(yīng)活性與獲得的碳納米管形態(tài)將產(chǎn)生顯著影響，碳納米管的直徑與催化劑的顆粒大小基本保持一致。因此制備均勻分布的超細(xì)金屬催化劑是獲得管徑細(xì)小、形態(tài)均一的碳納米管的前提。基于此，我們提出了一種鎳鈷碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法投入使用，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鎳鈷碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種鎳鈷碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法，該鎳鈷/碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法的具體步驟如下：

S1：在室溫強(qiáng)烈攪拌下將氨水滴加到0.2～0.4mol/l的金屬鎳溶液中，至混合液的pH值為7.5時(shí)停止滴加氨水；

S2：同時(shí)滴加0.2～0.4mol/l的硝酸鈷溶液和氨水到混合溶液中，并攪拌15～20min；

S3：再滴加氨水使混合溶液的pH值維持在8.5～9之間，并進(jìn)行攪拌和靜置，混合溶液中產(chǎn)生水凝膠；

S4：采用無(wú)水乙醇置換水凝膠中的水，至濾液中的水含量用氣相色譜檢測(cè)低于5％，此時(shí)得到凍狀醇凝膠；

S5：將醇凝膠移入高壓釜內(nèi)，加入無(wú)水乙醇后密封高壓釜，并以一定的速率將高壓釜升溫至260～280℃，此時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力達(dá)到75～78atm，在無(wú)水乙醇超臨界狀態(tài)下保持25～30min；

S6：打開高壓釜的出口閥，緩慢放出乙醇蒸汽，使高壓釜內(nèi)的壓力逐步將至常壓，并將氮?dú)獯祾吒邏焊蛊湓诘獨(dú)鈿夥障聦⒅脸?，打開高壓釜后得到催化劑前體；

S7：將催化劑前體進(jìn)行粉碎并過(guò)篩，制備出超細(xì)鎳鈷催化劑。

優(yōu)選的，所述步驟S1中，金屬鎳溶液在反應(yīng)前采用置換沉淀法將其溶液中的雜質(zhì)濾除。

優(yōu)選的，所述步驟S3中，攪拌和靜置的時(shí)間各為3h。

優(yōu)選的，所述步驟S5中，高壓釜的加熱速率為25～35℃/min，無(wú)水乙醇的臨界溫度為243℃，臨界壓力為6.4MPa。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明催化劑制作方法簡(jiǎn)單，可進(jìn)行規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，所制備出的催化劑活性高、穩(wěn)定性好、顆粒超細(xì)，為制備出質(zhì)量均一的碳納米管提高了前提保障，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

一種鎳鈷碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法，該鎳鈷/碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法的具體步驟如下：

S1：在室溫強(qiáng)烈攪拌下將氨水滴加到0.2mol/l的金屬鎳溶液中，至混合液的pH值為7.5時(shí)停止滴加氨水，金屬鎳溶液在反應(yīng)前采用置換沉淀法將其溶液中的雜質(zhì)濾除；

S2：同時(shí)滴加0.2mol/l的硝酸鈷溶液和氨水到混合溶液中，并攪拌15min；

S3：再滴加氨水使混合溶液的pH值維持在8.5之間，并進(jìn)行攪拌和靜置，混合溶液中產(chǎn)生水凝膠，攪拌和靜置的時(shí)間各為3h；

S4：采用無(wú)水乙醇置換水凝膠中的水，至濾液中的水含量用氣相色譜檢測(cè)低于5％，此時(shí)得到凍狀醇凝膠；

S5：將醇凝膠移入高壓釜內(nèi)，加入無(wú)水乙醇后密封高壓釜，并以一定的速率將高壓釜升溫至260℃，此時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力達(dá)到75atm，在無(wú)水乙醇超臨界狀態(tài)下保持25min，高壓釜的加熱速率為25℃/min，無(wú)水乙醇的臨界溫度為243℃，臨界壓力為6.4MPa；

S6：打開高壓釜的出口閥，緩慢放出乙醇蒸汽，使高壓釜內(nèi)的壓力逐步將至常壓，并將氮?dú)獯祾吒邏焊蛊湓诘獨(dú)鈿夥障聦⒅脸?，打開高壓釜后得到催化劑前體；

S7：將催化劑前體進(jìn)行粉碎并過(guò)篩，制備出超細(xì)鎳鈷催化劑。

實(shí)施例二

一種鎳鈷碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法，該鎳鈷/碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法的具體步驟如下：

S1：在室溫強(qiáng)烈攪拌下將氨水滴加到0.4mol/l的金屬鎳溶液中，至混合液的pH值為7.5時(shí)停止滴加氨水，金屬鎳溶液在反應(yīng)前采用置換沉淀法將其溶液中的雜質(zhì)濾除；

S2：同時(shí)滴加0.4mol/l的硝酸鈷溶液和氨水到混合溶液中，并攪拌20min；

S3：再滴加氨水使混合溶液的pH值維持在9之間，并進(jìn)行攪拌和靜置，混合溶液中產(chǎn)生水凝膠，攪拌和靜置的時(shí)間各為3h；

S4：采用無(wú)水乙醇置換水凝膠中的水，至濾液中的水含量用氣相色譜檢測(cè)低于5％，此時(shí)得到凍狀醇凝膠；

S5：將醇凝膠移入高壓釜內(nèi)，加入無(wú)水乙醇后密封高壓釜，并以一定的速率將高壓釜升溫至280℃，此時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力達(dá)到8atm，在無(wú)水乙醇超臨界狀態(tài)下保持30min，高壓釜的加熱速率為35℃/min，無(wú)水乙醇的臨界溫度為243℃，臨界壓力為6.4MPa；

S6：打開高壓釜的出口閥，緩慢放出乙醇蒸汽，使高壓釜內(nèi)的壓力逐步將至常壓，并將氮?dú)獯祾吒邏焊蛊湓诘獨(dú)鈿夥障聦⒅脸?，打開高壓釜后得到催化劑前體；

S7：將催化劑前體進(jìn)行粉碎并過(guò)篩，制備出超細(xì)鎳鈷催化劑。

實(shí)施例三

一種鎳鈷碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法，該鎳鈷/碳納米管氣凝膠鋅空電池催化劑的制備方法的具體步驟如下：

S1：在室溫強(qiáng)烈攪拌下將氨水滴加到0.3mol/l的金屬鎳溶液中，至混合液的pH值為7.5時(shí)停止滴加氨水，金屬鎳溶液在反應(yīng)前采用置換沉淀法將其溶液中的雜質(zhì)濾除；

S2：同時(shí)滴加0.3mol/l的硝酸鈷溶液和氨水到混合溶液中，并攪拌18min；

S3：再滴加氨水使混合溶液的pH值維持在8.7之間，并進(jìn)行攪拌和靜置，混合溶液中產(chǎn)生水凝膠，攪拌和靜置的時(shí)間各為3h；

S4：采用無(wú)水乙醇置換水凝膠中的水，至濾液中的水含量用氣相色譜檢測(cè)低于5％，此時(shí)得到凍狀醇凝膠；

S5：將醇凝膠移入高壓釜內(nèi)，加入無(wú)水乙醇后密封高壓釜，并以一定的速率將高壓釜升溫至270℃，此時(shí)高壓釜內(nèi)的壓力達(dá)到76atm，在無(wú)水乙醇超臨界狀態(tài)下保持28min，高壓釜的加熱速率為30℃/min，無(wú)水乙醇的臨界溫度為243℃，臨界壓力為6.4MPa；

S6：打開高壓釜的出口閥，緩慢放出乙醇蒸汽，使高壓釜內(nèi)的壓力逐步將至常壓，并將氮?dú)獯祾吒邏焊蛊湓诘獨(dú)鈿夥障聦⒅脸?，打開高壓釜后得到催化劑前體；

S7：將催化劑前體進(jìn)行粉碎并過(guò)篩，制備出超細(xì)鎳鈷催化劑。

綜合以上實(shí)施例所述，本發(fā)明的最佳實(shí)施例為實(shí)施例三，其制備出的催化劑顆粒均勻超細(xì)，為制備出質(zhì)量均一的碳納米管提供了前提，同時(shí)其制備方法簡(jiǎn)單、高效，制備出的催化劑活性高，穩(wěn)定性好。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。