一种复合催化剂的制备方法和在锂空气电池中的应用技术

本发明专利技术属于锂空气电池技术领域，具体公开了一种八面体形貌的Ni‑N‑C复合材料及其反相微乳液制备方法。本发明专利技术方法制得的Ni‑N‑C复合材料用作锂空气电池催化剂材料具有较低的过电位，且其制备方法简单，具有较好的前景。

Preparation of a composite catalyst and its application in lithium air battery

【技术实现步骤摘要】
一种复合催化剂的制备方法和在锂空气电池中的应用
本专利技术涉及电池材料制备领域，具体涉及一种锂空气电池的催化剂材料。
技术介绍
由于锂空气电池的理论能量密度高达11700Whkg-1，其已成为最有吸引力的高能量密度二次电池之一。但是，在实际应用过程中，锂空气电池面临充放电过程中极化严重，功率性能差，循环性能不足等问题。催化剂材料，即正极材料，是锂空气电池的重要组成部分，可以有效地促进锂空气电池电极的反应动力学，解决以上问题，是锂空气电池大规模应用的关键。贵金属催化剂具有优异的催化性能，但是由于它们的高成本和资源短缺而难以大规模应用。过渡金属氧化物具有丰富的自然储量，提取的经济可行性，合成方法简单和优异的催化性能等特点，适合作为锂空气电池的催化剂。但是，过渡金属氧化物固有的低电导率和严重的纳米颗粒团聚在其ORR/OER催化活性中起着严重的限制作用。各种非氧化物催化剂，如金属氮化物、硫化物、硒化物等都得到了初步探索。在各种非氧化物催化剂材料中，金属颗粒，尤其是超小颗粒如Co，Fe颗粒作为催化剂方面都有不少探索。然而单纯的金属颗粒催化剂仍然存在比表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ni-N-C复合材料，其特征在于，具有八面体形貌；其包括掺氮多孔碳以及原位复合的镍纳米颗粒；/n其中，所述的掺氮多孔碳为包含石墨化碳纳米管、且具有锌气化纳米孔结构的碳材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ni-N-C复合材料，其特征在于，具有八面体形貌；其包括掺氮多孔碳以及原位复合的镍纳米颗粒；
其中，所述的掺氮多孔碳为包含石墨化碳纳米管、且具有锌气化纳米孔结构的碳材料。


2.一种Ni-N-C复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：将包含镍源、锌源水溶液的第一反相微乳液、包含2-甲基咪唑水溶液的第二反相微乳液混合，进行反相微乳液反应，反应结束后固液分离，得到正八面体形貌的前驱体；其中，第二反相微乳液、第一反相微乳液按2-甲基咪唑、Zn摩尔比为4～8:1的比例混合；
步骤(2)：将所述的前驱体在900～1100℃下热处理，即得。


3.如权利要求2所述的Ni-N-C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的第一反相微乳液和第二反相微乳液均为W/O型乳液。


4.如权利要求3所述的Ni-N-C复合材料的制备方法，其特征在于，所述的第一反相微乳液和第二反相微乳液中，油相中包含疏水性有机溶剂以及溶解在其中的表面活性剂和助表面活性剂；
优选地，所述的疏水性有机溶剂为正辛烷、正己烷中的至少一种；
优选地，所述的表面活性剂为烷基季铵盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、司盘、吐温、高级羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型、磷酸酯盐型中的一种或多种；优选地，所述表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA7、壬基酚聚氧乙烯醚TX-10、辛基苯酚聚氧乙烯醚OP-10、司盘S-85、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二辛酯磺酸钠中的一种或多种。
所述助表面活性剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、1-己醇、2-己醇、1-辛醇、2-辛醇、杂醇油中的一种或多种；
所述的所述的第一反相微乳液、第二反相微乳液的油相中，表面活性剂、助表面活性剂、疏水性有机溶剂的体积比为1：5～15：50～70。


5.如权利要求3所述的Ni-N-C复合材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治安，李天伟，李红中，赖延清，张凯，李劼，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43