[发明专利]一种钴铁氧体/钴铁合金纳米复合对电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钴铁氧体/钴铁合金纳米复合对电极材料及其制备方法，制备过程为：以Fe(NO₃)₃·9H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O为反应物，将其溶解在溶剂中通过溶剂热法制得FeCo‑glycerate前驱体纳米球；将该前驱体纳米球和K₃[Co(CN)₆]分别溶解在水中后将其混合，经过分离、干燥、烧结即得目标产物。该产物中CoFe₂O₄独特的核壳结构增加了比表面积和接触面积，缩短离子扩散距离，引入更多的表面活性位点，与表面Co₃Fe₇合金的协同作用和化学耦合作用改善了电子传递，从而加速电子转移，促进了反应动力学，提高了电化学性能，从而使其光伏性能得到显著增强，扩大其应用领域。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，其涉及一种钴铁氧体/钴铁合金纳米复合对电极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，由于化石能源的过度消耗所造成的环境污染和能源问题日益突出，可持续能源得到了持续关注和快速发展。太阳能作为最丰富的可再生能源和清洁能源，具有巨大的利用潜力。染料敏化太阳能电池因其制备工艺简单、效率高而在各种太阳能电池中受到广泛关注。对电极作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分之一，在外部电路中传导电子，在对电极-电解液界面催化I₃^-还原为I^-方面起着至关重要的作用。电催化性能高、低成本的对电极材料的设计、制备及其电催化活性的提升一直是科学家们研究的前沿热点领域，钴铁氧体(CoFe₂O₄)已经被发现用于空气阴极催化剂和阳极活性材料，在铁基复合材料中引入钴可以增加活性位点，修饰电子结构，加速电极与电解质之间的电子转移，从而提高材料的电催化活性，然而其电子导电性差，反应动力学迟缓，导致材料本身在太阳能利用方面效率偏低。因此，提高对电极材料的催化性能一直是研究的重点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钴铁氧体/钴铁合金纳米复合对电极材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钴铁氧体/钴铁合金(CoFe₂O₄/Co₃Fe₇)纳米复合对电极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、以Fe(NO₃)₃·9H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O为反应物，以甘油与异丙醇的混合液为溶剂，将反应物溶解在溶剂中得到反应液，反应液经过溶剂热法制备得到分层核-壳结构的FeCo-glycerate前驱体纳米球；所述溶剂热法的具体操作为：将反应液转移至高压反应釜中，对高压反应釜加热使其在150-200℃温度中保温8-15h，保温结束后对反应液进行固液分离得到固体物质，固体物质依次经过洗涤、干燥后得到目标产物；优选的，所述高压反应釜的加热温度可以为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，保温的时间可以为8h、10h、12h或15h；该步反应中，异丙醇和甘油在一起可以生成特定的甘油酯，以该物质为溶剂进行反应可以得到特定形貌的产物；

S2、将FeCo-glycerate前驱体纳米球溶解在水中得到溶液A，将K₃[Co(CN)₆]溶解在水中得到溶液B，将溶液B逐滴加入到溶液A中，静置8-15h后分离得到的产物依次经过干燥、烧结后，得到CoFe₂O₄/Co₃Fe₇纳米复合对电极材料。优选的，所述烧结是在管式石英炉中进行的，烧结的温度为500-700℃，烧结的时间为1-3h。进一步的，烧结的温度可以为500℃、600℃或700℃，烧结的时间为1h、2h或3h。