The present invention discloses a cerium oxide / noble metal / graphene three element composite material, which is a layered structure composed of nanometer grade cerium oxide, precious metal and graphene. The general formula of the three element composite material is CeO2/M/ graphene, wherein M is Pd, Pt or Au. Cerium oxide and noble metal due to the composite material in graphene dispersion and the load can be uniformly distributed and small particle size, and the formation of layered structure, which can effectively improve the catalytic performance of the three element composite materials, can be used as lithium battery cathode material empty. The invention also discloses a one-step low temperature preparation method for the composite material, which has the advantages of simple process, low cost, short cycle, low energy consumption, etc., and is suitable for large-scale industrial production.
【技术实现步骤摘要】
氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂-空电池用复合材料领域,具体涉及一种氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂-空电池是一种以金属锂为负极,空气(或氧气)为正极,锂离子导体为电解质的新型储能装置。锂-空电池的理论能量密度高达11680Wh/kg(不包括O2,若包括O2,则为5200Wh/kg)。考虑到催化剂、电解质、电池包装等的重量,锂-空电池的实际可得能量密度约为1700Wh/kg,该值可与汽油的能量密度相当,远高于镍-氢(50Wh/kg)、锂离子(一般<200Wh/kg)、锂-硫(370Wh/kg)、锌-空(350Wh/kg)电池的能量密度。锂-空电池由于其高的能量密度,在车用动力电池以及电网的储能等领域具有重要的应用前景。正因为锂-空电池具有非常重要的应用前景,世界上一些著名公司和科研机构启动了锂空电池的研究。如美国IBM公司启动了“Battery500Project”研究计划,该计划的最终目标是将锂-空电池用于汽车。该研究计划中“500”代表每次充电汽车行驶500英里(800公里)。影响锂-空电池性能的因素很多,但催化剂的成分与结构是关键因素。最近,各种新型催化剂如贵金属M(M=Ru,Au,Pd,Pt)、PtAu、MnO2、MnO2/Ti、MnO2/Pd、MoN/石墨烯、MnCo2O4/石墨烯等被开发。对于催化剂成分,相对于金属氧化物(如Fe2O3、MnO2)催化剂,贵金属催化剂具有其独特的性能优势,是锂-空电池空气极最为理想的催化剂。但贵金属催化剂成本比较高,因此减少贵金属的使 ...
【技术保护点】
一种氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料,其特征在于,由纳米级氧化铈CeO2、贵金属和石墨烯组成,其中CeO2和贵金属位于石墨烯片层之间形成层状结构,三元复合材料的通式为CeO2/M/石墨烯,其中贵金属M为Pt、Pd或Au。
【技术特征摘要】
1.一种氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料,其特征在于,由纳米级氧化铈CeO2、贵金属和石墨烯组成,其中CeO2和贵金属位于石墨烯片层之间形成层状结构,三元复合材料的通式为CeO2/M/石墨烯,其中贵金属M为Pt、Pd或Au。2.根据权利要求1所述的氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料,其特征在于,所述的三元复合材料中石墨烯的重量百分含量为1%~20%,进一步优选为6%~15%。3.根据权利要求1所述的氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料,其特征在于,所述的三元复合材料中贵金属的重量百分含量为1%~10%,进一步优选为4%~8%。4.根据权利要求1所述的氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料,其特征在于,所述的纳米级氧化铈的颗粒直径为5纳米~15纳米,纳米级贵金属的颗粒直径为1纳米~5纳米。5.根据权利要求1所述的氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料,其特征在于,所述的纳米级氧化铈和贵金属纳米颗粒均匀分散于石墨烯片层中,和石墨烯片层形成层状结构,并使层之间形成空隙,层数少于5层。6.根据权利要求5所述的氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料,其特征在于,所述的贵金属颗粒负载于氧化铈纳米颗粒表面,被氧化铈纳米颗粒均匀分散。7.一种制备权利要求1~6任一项所述的氧化铈/贵金属/石墨烯三元复合材料的方法,包括以下步骤:(1)将三价Ce盐溶于还原性有机溶剂中,得到Ce3+的浓度为0.01mol/L~0.1mol/L的溶液,再加入氧化石墨烯GO,经超声分散得到混合溶液;所述的GO的加入量为最终产物氧化铈CeO2理论重量的5%...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢健,吴勇军,翁永堂,
申请(专利权)人:浙江美都墨烯科技有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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