一种具有仿生结构的双功能钙钛矿/氧化铈复合氧催化剂制造技术

本发明专利技术提供了一种具有仿生结构的双功能钙钛矿/氧化铈复氧催化剂和制备方法，即在钙钛矿纳米纤维或纳米管的表面原位生长CeO2纳米颗粒。本发明专利技术根据鱼鳃的生理结构特征，采用静电纺丝法制备钙钛矿纳米纤维或者纳米管，以模仿鱼鳃中的鳃丝。采用脱溶或浸渍法在钙钛矿纳米纤维/管表面原位生长纳米氧化铈颗粒，以模仿鳃丝表面的鳃小片。本发明专利技术所提出的钙钛矿纳米纤维或纳米管的表面原位生长CeO2纳米颗粒的氧催化剂结构有利于充分发挥催化剂本体与第二相的“协同催化效应”，提高氧离子和电子的传输速率，降低氧催化过程中的浓差极化，进而改善氧催化剂的活性。

A Bifunctional Perovskite/Ceria Composite Oxygen Catalyst with Biomimetic Structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有仿生结构的双功能钙钛矿/氧化铈复合氧催化剂
本专利技术提供了一种具有仿生结构的双功能钙钛矿/氧化铈复合纳米氧催化剂，尤其是钙钛矿纳米纤维或纳米管表面原位复合CeO2纳米颗粒的氧催化剂。
技术介绍
金属空气电池具有高效、清洁、环保、寿命长、能量密度高、成本低廉等一系列优点，在便携式电源以及动力电源等方面均显示出广阔的应用前景和巨大的商业价值。金属空气电池主要由金属阳极、碱性电解液、空气阴极、氧还原/氧析出双功能电催化剂组成，主要包括锌空气电池、铝空气电池和镁空气电池等。与镁、铝空气电池相比，锌空气电池最大的优势之一在于其可采用传统方式充电，进而不受“机械式换电模式”中诸多不利因素的限制。可充电锌空气电池利用空气中的氧气作为正极电化学反应活性物质，氧气在双功能空气正极上发生氧还原(ORR)或氧析出(OER)电化学反应，完成电能与化学能相互转换，其电化学反应如(1)～(3)。无论充电还是放电过程，随着电流密度增加，正极过电势都迅速增加，其原因主要归结于缓慢且复杂的氧还原(ORR，反应(2)中的正向反应)或者氧析出(OER，反应(2)中的逆向反应)电极过程。在室温下的ORR/OER过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术提供了一种具有仿鱼鳃结构的钙钛矿/氧化铈复合双功能氧催化剂。该复合催化剂的结构为：以锰酸锶镧(LSM)、钴酸锶镧(LSC)、铁掺杂钴酸锶镧(LSCF)、铁掺杂钴酸锶钡(BSCF)钙钛矿纳米管或纳米纤维替代鱼鳃中的鳃丝，作为电子、氧离子和氧气的传输提供快速通道；以氧化铈(CeO2)纳米颗粒替代鱼鳃中的鳃小片，作为氧气捕获和聚集的场所；在钙钛矿纳米管表面原位生长氧化铈纳米颗粒，提高两相的结合强度，实现两相的强相互作用。该复合催化剂的制备工艺为：采用静电纺丝法制备上述钙钛矿纳米管或纳米纤维；采用脱溶复合或浸渍方法在钙钛矿纳米管表面原位生长氧化铈纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种具有仿鱼鳃结构的钙钛矿/氧化铈复合双功能氧催化剂。该复合催化剂的结构为：以锰酸锶镧(LSM)、钴酸锶镧(LSC)、铁掺杂钴酸锶镧(LSCF)、铁掺杂钴酸锶钡(BSCF)钙钛矿纳米管或纳米纤维替代鱼鳃中的鳃丝，作为电子、氧离子和氧气的传输提供快速通道；以氧化铈(CeO2)纳米颗粒替代鱼鳃中的鳃小片，作为氧气捕获和聚集的场所；在钙钛矿纳米管表面原位生长氧化铈纳米颗粒，提高两相的结合强度，实现两相的强相互作用。该复合催化剂的制备工艺为：采用静电纺丝法制备上述钙钛矿纳米管或纳米纤维；采用脱溶复合或浸渍方法在钙钛矿纳米管表面原位生长氧化铈纳米颗粒。2.所述钙钛矿纳米管或纳米纤维的直径优选10～1000nm，长度优选1～50μm，钙钛矿纳米管的内径优选5～500nm，氧化铈纳米颗粒的直径优选1～50nm，两者的质量比优选0.5％～20％。3.权利要求1所述的静电纺丝法所用高分子溶液中高分子材料质量分数优选5～20％wt,喷头与收集器的距离优选5～25cm，施加所述电压优选5～30kv，注射泵推进速度优选0.1～1ml/h,工作温度优选20～70℃，湿度优选20～50％。4.权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：武旭扬，苗鹤，袁金良，陈斌，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33