一种可充锌-空气电池用钙钛矿纳米纤维电催化剂的制备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及电池电极催化剂技术领域，尤其涉及一种可充锌

【技术实现步骤摘要】
一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维电催化剂的制备及其应用


[0001]本专利技术涉及电池电极催化剂
，尤其涉及一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维电催化剂的制备及其应用。

技术介绍

[0002]锌空气电池容量大、比能量高、工作电压平稳，同时环保无污染、原材料易得、价格低廉，一直以来受到人们的高度关注，特别是近年来，再次引起了国内科研究机构和企业的关注。在当前社会电子电器设备逐步向小型化、小功率化发展，尤其是近年来便携式电子产品对高比能量化学电源的需求不断增强的情形下，开发锌空气电池更具有现实意义。
[0003]而对锌空气电池性能及特性影响最大的是空气电极的催化剂。现有的空气电极的催化剂主要有贵金属及其合金、活性炭、MnO2等。贵金属及其合金，例如Pt、Ag及Pt合金等，这类催化剂的活性较好，但是价格昂贵。活性炭、MnO2等催化剂，虽然成本低，但是催化活性也较低，氧气在电极界面上的反应速度慢，以其作为催化剂的电池放电电流密度小，满足不了对锌空气电池的需求。
[0004]因此，如何提供一种新型的空气电极的催化剂，解决现有催化剂成本高、活性低的缺点是本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维电催化剂的制备及其应用，本专利技术制备的产品作为空气电极催化剂具有良好的催化效果，同时制备成本较低。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维，由包含如下原料制备而成，六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵。
[0008]优选的，六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵的添加摩尔比依次为1:1:1～2:0.2～1。
[0009]优选的，所述钙钛矿纳米纤维的化学式为La
0.5
Sr
0.5
Co1‑
x
W
x
O3‑
δ
，其中X的取值为[0.1，0.5]，δ的取值使化合物不显电性。
[0010]本专利技术的另一目的是提供一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维的制备方法，具体制备步骤如下：
[0011]1)将六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵加入有机溶剂中，搅拌，得到前驱体；
[0012]2)将步骤1)得到的前驱体溶液转移至纺丝管中，进行静电纺丝，得到纳米纤维；
[0013]3)将步骤2)得到的纳米纤维在管状炉中煅烧，升温，保温，再降至室温即得La
0.5
Sr
0.5
Co1‑
x
W
x
O3‑
δ
钙钛矿纳米纤维。
[0014]优选的，有机溶剂为含PVP(K90)的DMF溶液，PVP(K90)的质量分数为10～15％。
[0015]优选的，添加有机溶剂的质量与六水硝酸镧的摩尔比为10～15:1，g/mol。
[0016]优选的，静电纺丝电压为15～18kV，静电纺丝的距离为10～15cm。
[0017]优选的，煅烧温度为380～420℃，煅烧气氛为惰性气体，煅烧时间为1.5～2.5h；
[0018]优选的，升温速率为4～6℃/min，保温温度为680～720℃，保温时间为1.2h，保温气氛为空气气氛。
[0019]本专利技术的再一目的是提供一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维在可充锌
‑
空气电池中的应用。
[0020]优选的，La
0.5
Sr
0.5
Co1‑
x
W
x
O3‑
δ
钙钛矿纳米纤维用于可充锌
‑
空气电池中空气电极的催化剂。
[0021]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1、本专利技术制备得到的产物为纳米纤维形状，纳米纤维由碳纤维骨架负载钙钛矿纳米粒子组成，表面为多孔结构。应用于可充锌
‑
空气电池，作为空气电极催化剂可以为电催化过程提供丰富的活性位点和接触面积，具有良好的催化效果，是一种优良的双官能氧电催化剂具有优异的OER和ORR性能。
[0023]2、本专利技术原料低廉易得，制备工艺简单，易于工业化生产。
[0024]3、利用本专利技术所述La
0.5
Sr
0.5
Co1‑
x
W
x
O3‑
δ
钙钛矿纳米纤维制备的可充锌
‑
空气电池具有良好的长期稳定性、实用性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1附图为实施例1制备的La
0.5
Sr
0.5
Co
0.7
W
0.3
O3‑
δ
钙钛矿纳米纤维材料的TEM图；
[0027]图2附图为钙钛矿多孔纳米纤维的ORR性能测试图；
[0028]图3附图为实施例1制备的钙钛矿纳米纤维材料和Pt/C+RuO2为催化剂制备的锌
‑
空气电池放电极化曲线和功率密度曲线图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维，由包含如下原料制备而成，六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵。
[0030]在本专利技术中，六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵的添加摩尔比依次为1:1:1～2:0.2～1，优选为1:1:1.2～1.6:0.4～0.8，进一步优选为1:1:1.4:0.6；硝酸钴和偏钨酸铵的总量与六水硝酸镧的摩尔比为2:1。
[0031]在本专利技术中，La
0.5
Sr
0.5
Co1‑
x
W
x
O3‑
δ
钙钛矿纳米纤维中X的取值为[0.1，0.5]，优选为0.3；δ的取值使化合物不显电性。
[0032]本专利技术还提供一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维的制备方法，具体制备步骤如下：
[0033]1)将六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵加入有机溶剂中，搅拌，得到前驱体；
[0034]2)将步骤1)得到的前驱体溶液转移至纺丝管中，进行静电纺丝，得到纳米纤维；
[0035]3)将步骤2)得到的纳米纤维在管状炉中煅烧，升温，保温，再降至室温即得La
0.5
Sr...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维，其特征在于，由包含如下原料制备而成，六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵。2.根据权利要求1所述的一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维，其特征在于，六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵的添加摩尔比依次为1:1:1～2:0.2～1。3.根据权利要求1或2所述的一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维，其特征在于，所述钙钛矿纳米纤维的化学式为La
0.5
Sr
0.5
Co1‑
x
W
x
O3‑
δ
，其中X的取值为[0.1，0.5]，δ的取值使化合物不显电性。4.如权利要求1～3任一项所述的一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：1)将六水硝酸镧、乙酸锶、硝酸钴、偏钨酸铵加入有机溶剂中，搅拌，得到前驱体；2)将步骤1)得到的前驱体溶液转移至纺丝管中，进行静电纺丝，得到纳米纤维；3)将步骤2)得到的纳米纤维在管状炉中煅烧，升温，保温，再降至室温，即得La
0.5
Sr
0.5
Co1‑
x
W
x
O3‑
δ
钙钛矿纳米纤维。5.根据权利要求4所述的一种可充锌
‑
空气电池用钙钛矿纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳欢，白杰，徐薇，高薪羽，李春萍，许瞳，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：