一种用于锂空气电池的Co3O4/CeO2纳米球复合材料的制备方法

本发明涉及锂空气电池用催化剂材料的制备领域，尤其涉及一种co3o4/ceo2纳米球复合材料的溶剂热制备方法。

背景技术：

1、为了解决化石燃料过度燃烧带来的能源危机和环境污染，电动汽车的推广是实现人类社会可持续发展的重要途径。然而，目前电动汽车广泛使用的电源是锂离子电池，其理论能量密度低，限制了电动汽车的行驶里程和进一步应用。锂空气电池以其最高的能量密度和对环境的友好性被认为是取代主流锂离子电池的理想选择。

2、然而，当前锂空气电池在实际工业应用中的仍然有许多问题，如实际比容量小、过电位较高、循环性能差、缓慢的氧还原(orr)和氧析出(oer)等，而锂空气电池正极催化剂直接影响着这些性能。常见的锂空气催化剂包括碳材料、贵金属、金属氧化物等。金属氧化物由于其氧化还原稳定性和可变价态被广泛应用于锂空气电池催化剂，其中co3o4作为锂空气电池金属氧化物催化剂具有双功能催化活性，然而，co3o4本身导电性差影响其催化活性。ceo2不但具有高氧离子传导性，而且可以作为氧气储存介质。基于以上策略，本发明开发了一种用于锂空气电池的co3o4/ceo2纳米球复合材料。co3o4/ceo2纳米球复合材料复合材料，提供更多的催化位点，从而提高锂空气电池容量和循环性能。以异丙醇与甘油等混合醇类溶剂为溶剂热反应的常见混合溶剂，中国专利cn113948690a 以异丙醇与甘油的混合溶剂进行溶解热反应制备了中空球型cuo/co3o4复合材料作为锂离子电池负极材料，中国专利cn107658527a以混合醇类溶液为溶剂进行溶剂热反应制备过渡金属氧化物空心球材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了提高锂空气电池co3o4催化剂导电率低等问题，提供了一种用于锂空气电池的co3o4/ceo2纳米球复合材料的溶剂热制备方法。

2、一种用于锂空气电池的co3o4/ceo2纳米球复合材料的制备方法，包括以下步骤：将钴源、铈源溶解于异丙醇和甘油的混合溶剂中，搅拌混合至均匀溶液，将溶液转移到反应釜中，然后放于一定温度的烘箱中反应一段时间得到产物，将得到产物进行离心、分离、洗涤，最后将产物在恒温干燥箱中于60℃干燥12h，然后升温至一定温度时在空气气氛中煅烧，得到所述co3o4/ceo2纳米球复合材料。

3、进一步，所述钴源是六水合硝酸钴；所述铈源是六水合硝酸铈；六水合硝酸钴和六水合硝酸铈的摩尔比例为：10-1:1。

4、进一步，所述放于一定温度的烘箱中反应一段时间得到产物，所述一定温度为160-220℃，所述反应一段时间为3-24h。

5、进一步，煅烧工艺具体为：所述升温是速率为1-5℃/min，煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为1-10h。

6、本发明提供一种co3o4/ceo2纳米球复合材料，采用上述方法制备得到。

7、本发明还提供了一种co3o4/ceo2纳米球复合材料在锂空气电池电极材料中的应用。

8、本发明的有益效果在于：本发明制备的co3o4/ceo2纳米球复合材料，采用溶剂热法，方便简单，实验可重复性强。本发明以异丙醇与甘油的混合溶剂进行溶剂热反应制备co3o4/ceo2纳米球复合材料，可以通过调控原料金属钴盐、铈盐的摩尔比例，溶剂体积、反应时间和反应温度来调控co3o4/ceo2纳米球复合材料的形貌、尺寸；该复合材料可以有效解决co3o4本身导电性差的问题，利用co3o4和ceo2协同作用提高催化能力，提高锂空气电池容量。

技术特征：

1.一种用于锂空气电池的co3o4/ceo2纳米球复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钴源、铈源溶解于异丙醇和甘油的混合溶剂中，搅拌混合至均匀溶液，将溶液转移到反应釜中，然后放于一定温度的烘箱中反应一段时间得到产物，将得到产物进行离心、分离、洗涤，最后将产物在恒温干燥箱中于60℃干燥12h，然后升温至一定温度时在空气气氛中煅烧，得到所述co3o4/ceo2纳米球复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种用于锂空气电池的co3o4/ceo2纳米球复合材料的制备方法，其特征在于：所述钴源是六水合硝酸钴；所述铈源是六水合硝酸铈；六水合硝酸钴和六水合硝酸铈的摩尔比例为：10-1:1。

3.根据权利要求1所述的一种用于锂空气电池的co3o4/ceo2纳米球复合材料的制备方法，其特征在于：所述放于一定温度的烘箱中反应一段时间得到产物，所述一定温度为160-220℃，所述反应一段时间为3-24h。

4.根据权利要求1所述的一种用于锂空气电池的co3o4/ceo2纳米球复合材料的制备方法，其特征在于：煅烧工艺具体为：所述升温是速率为1-5℃/min，煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为1-10h。

5.一种co3o4/ceo2纳米球复合材料，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述方法制备得到。

6.一种根据权利要求5 所述的co3o4/ceo2纳米球复合材料在锂空气电池电极材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于锂空气电池的Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/CeO<subgt;2</subgt;纳米球复合材料的制备方法。本发明是以Co(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O为钴源，Ce(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O为铈源，以异丙醇和甘油作为溶剂，经溶剂热反应得到纳米球形规整的钴铈甘油前驱体，将得到的前驱体物质在高温下退火得到Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/CeO<subgt;2</subgt;纳米球复合材料。该方法制备Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;/CeO<subgt;2</subgt;纳米球复合材料方法简单、形貌尺寸可控，通过Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;和CeO<subgt;2</subgt;协同作用，作为有机系锂空气电池的催化材料，有良好的催化性能，具有很高的比电容量。

技术研发人员：李鹏发,杨杰,王刘杰,李晓光,李伟伟,马志华,王存景,杜全周,王文凯,张雨晴,文燕燕
受保护的技术使用者：新乡学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15