[发明专利]一种碳载金属氧化物催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种碳载金属氧化物催化剂的制备方法，包括：S1，滤包包覆碳材料，置于金属盐溶液中；S2，加热金属盐溶液，待滤包完全吸收金属盐溶液后取出；S3，挤压滤包排出多余溶液，完全干燥后得到块状碳材料；S4，研磨块状碳材料，热处理后得到碳载金属氧化物催化剂。本专利公开了一种碳载金属氧化物催化剂的制备方法，区别于已有技术方案具有制备工艺简单的优点，且能够实现批量化生产。

技术领域

本发明涉及金属燃料电池电极技术领域，具体涉及一种碳载金属氧化物催化剂的制备方法。

背景技术

在“能源与环境”成为时代主题的今天，寻找一种高效、安全、无污染的新能源形式成为当下世界普遍关注的焦点，燃料电池由于其燃料存储丰富，能源转化效率高，环境友好等多方面特点受到国内外研究者普遍关注。其中以铝、锌、镁、锂为代表的金属空气电池由于其理论能量密度高，原材料存储丰富，电池安全性高等多方面鲜明特点成为燃料电池领域的重点研究方向。

金属燃料电池是以负极金属为燃料，正极通过直接吸收空气中的氧气进行反应放电的一类电池，作为燃料的负极是不断更换的，而正极在反应过程中需要持续使用，其作用过程需要将空气中含量21％的氧气实现高效的反应产生足够的电能，而这一过程必然离不开高效的氧还原催化剂的开发；目前，燃料电池研究中大量的工作用于催化剂的合成与调控，开发了大量的高效氧还原催化剂，获得良好的实验性能。

专利公开号CN103846082B公开了一种担载在介孔碳上的复合金属氧化物催化剂及其应用其合成方法为非离子表面活性剂和作为复合金属氧化物前驱体的金属盐溶解在有机溶剂中，后再加入甲阶酚醛树脂进行固化的制备方法。该专利在制备过程中使用的为有机溶剂不利于催化剂的大量制备，还存在成本高、环境污染等问题。

专利公开号CN104085876B公开了一种碳纳米管负载双金属氧化物空心纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：碳纳米管表面预处理，以金属硝酸盐为原料，分别称取不同的金属硝酸盐溶解于无水乙醇；将步骤A得到的表面预处理过的碳纳米管分散于乙醇溶液，超声、分散、搅拌，直至溶剂完全挥发得到干燥固体；C、将步骤B得到的干燥固体在氮气氛围下预热处理；然后升温，切换至纯氢气还原，得到碳纳米管负载双金属纳米颗粒；自然冷却至室温；D、对步骤C得到的材料在空气氛围下进行氧化，即可得到碳纳米管负载的不同双金属氧化物的空心纳米颗粒。该专利中使用的盐溶液为有机溶剂乙醇，后期使用氢气进行还原，制备过程存在安全问题，同时其复杂的制备工艺很难实现大规模生产。

目前多数研究中催化剂的制备过程仅能在实验室中实现，合成难度大，条件苛刻，难以实现批量的合成，使催化剂难以实际应用到金属燃料电池中；同时目前能够批量合成的方法中，又存在缺乏对催化剂的形貌、结构及分布的控制，难以获得良好的性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述问题，本发明提供了一种碳载金属氧化物催化剂的制备方法，用于至少部分解决传统方法合成难度大、难以实现批量的合成，且缺乏对催化剂的形貌、结构及分布的控制等技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种碳载金属氧化物催化剂的制备方法，包括：S1，滤包包覆碳材料，置于金属盐溶液中；S2，加热金属盐溶液，待滤包完全吸收金属盐溶液后取出；S3，挤压滤包排出多余溶液，完全干燥后得到块状碳材料；S4，研磨块状碳材料，热处理后得到碳载金属氧化物催化剂。

进一步地，碳材料为活性炭、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。

进一步地，金属盐溶液为过渡金属可溶性的盐溶液中的一种或多种混合溶液，金属盐溶液的溶剂为水。

进一步地，金属盐溶液中的金属盐包括硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰、草酸镍、草酸钴、草酸锰、硝酸银。

进一步地，滤包为液体可以通过、碳材料无法通过的具有孔道的材料加工而成。