The invention belongs to the preparation technology and application field of nanomaterial, and provides a preparation method of transition metal carbide / nitride nanoparticles and the application in the lithium air battery. The metal material, the reaction gas body are added to the anode of the powder producing chamber of the plasma evaporation equipment, the tungsten rod is used as the cathode and the metal raw material is evaporated. The transition metal carbides and nitride nanoparticles were obtained. The invention has the advantages of simple preparation process, low cost of material, no harmful substances and industrial production. In the process of preparing transition metal nanoparticles, the oxidation of metal elements can be inhibited by the presence of the surface oxide layer, and the prepared transition metal carbide and nitride have good conductivity and can be applied in the lithium air battery. Reduce the overcharge potential of lithium air battery, and effectively reduce the decomposition of electrolyte and cathode materials.
【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属碳化物/氮化物纳米粒子的制备方法及其在锂空气电池中的应用
本专利技术属于纳米材料制备技术及应用领域,涉及一种过渡金属碳化物/氮化物纳米粒子的制备方法及其在锂空气电池中的应用,纳米粒子作为锂空气电池催化剂材料应用在锂空气电池领域。
技术介绍
锂空气电池因其超高的理论能量密度备受关注,其理论能量密度为11430Whkg-1(不包含氧),接近于汽油等化石能源的能量密度(13000WhKg-1),可以为电动汽车提供超高能量。与传统电池相比,锂空气电池更能满足市场长期发展需求。目前由于碳材料有着储量丰富、导电性良好、成本低等优点被广泛应用于锂空气电池正极催化剂材料,虽然碳材料在作为锂空气电池催化剂材料中具有较好的催化性能,但大多数碳材料稳定性较差且当电压高于3.5V时分解,分解产物为Li2CO3和羧酸盐,将会堵塞O2输送通道进而缩短电池循环寿命,满足不了当今社会对能源日益增长的需求。因此,寻找和发展一种能量密度高、成本低廉、高充放电速率和高循环稳定性的锂空气电池催化剂材料来替代碳材料已成为目前的研究热点。近几年随着对锂空气电池催化剂的深入研究,相继出现了不同种类的具有催化性能的催化剂材料,例如贵金属、碳材料、金属氧化物、钙钛矿和尖晶石结构的过渡金属氧化物、过渡金属碳化物和氮化物、氮掺杂碳材料等。其中,过渡金属碳化物和氮化物具有超高的电导率、极好的化学稳定性,并且在反应过程中不会分解,减少了副产物的产生。如过渡金属碳化物和氮化物系列材料,ByungGonKim等人在[ACSNano(2017(11)1736-1746)]中报道了采用模板法合成有序介孔氮化钛 ...
【技术保护点】
1.一种过渡金属碳化物/氮化物纳米粒子的制备方法,其特征在于,在等离子体蒸发设备的粉体生成室的阳极上加入金属原料、反应气体,以钨棒为阴极,蒸发金属原料,获得过渡金属碳化物及氮化物纳米粒子,具体为:当反应气体为碳源与惰性气体的混合气体时,其中,碳源与惰性气体的体积比为1:0~1:4,蒸发金属原料得到过渡金属碳化物纳米粒子;在粉体生成室中每加入10g金属原料对应0.00125MPa的碳源;当反应气体为氢气和氮气的混合气体时,其中,氢气与氮气的体积比为1:1~1:4,蒸发金属原料得到过渡金属氮化物纳米粒子;在粉体生成室中每加入10g金属原料通入0.0075MPa的反应气体。
【技术特征摘要】
1.一种过渡金属碳化物/氮化物纳米粒子的制备方法,其特征在于,在等离子体蒸发设备的粉体生成室的阳极上加入金属原料、反应气体,以钨棒为阴极,蒸发金属原料,获得过渡金属碳化物及氮化物纳米粒子,具体为:当反应气体为碳源与惰性气体的混合气体时,其中,碳源与惰性气体的体积比为1:0~1:4,蒸发金属原料得到过渡金属碳化物纳米粒子;在粉体生成室中每加入10g金属原料对应0.00125MPa的碳源;当反应气体为氢气和氮气的混合气体时,其中,氢气与氮气的体积比为1:1~1:4,蒸发金属原料得到过渡金属氮化物纳米粒子;在粉体生成室中每加入10g金属原料通入0.0075MPa的反应气体。2.根据权利要求1所述的一种过渡金属碳化物/氮化物纳米粒子的制备方法,其特征在于,所述的金属原料为钛、钼、镍过渡金属中的一种,采用块体或粉体。3...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄昊,陈明珠,秦振海,姚曼,吴爱民,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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