[发明专利]SiNC催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种SiNC催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将由柠檬酸、氟化铵、二氧化硅以及水形成的分散液进行第一次干燥和煅烧；

优选地，所述分散液是将所述二氧化硅与由所述柠檬酸、所述氟化铵以及水混合而得的混合溶液混合而得；

优选地，所述柠檬酸与所述氟化铵的质量比为1-3：1-3；

优选地，所述二氧化硅与所述柠檬酸的质量比为1-2：50-100。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一次干燥是于40-80℃的条件下进行5-20h；

优选地，第一次干燥采用鼓风干燥的方式进行。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，煅烧是于600-1200℃的条件下进行1-3h；

优选地，煅烧于保护气氛下进行。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括在煅烧后进行清洗、固液分离以及第二次干燥；

优选地，清洗所用的清洗剂包括氢氟酸；

优选地，清洗时间为24-48h；

优选地，第二次干燥采用鼓风干燥的方式进行；

优选地，第二次干燥是于40-80℃的条件下进行24-48h。

5.一种SiNC催化剂，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的制备方法制备而得；

优选地，所述SiNC催化剂为SiNC纳米片；

优选地，所述SiNC催化剂的厚度为10-100nm。

6.一种空气阴极，其特征在于，所述空气阴极的制备原料包括权利要求5所述的SiNC催化剂；

优选地，所述空气阴极由催化剂层和导电镍网或导电铜网压制而成，所述催化剂层由含所述SiNC催化剂的溶液涂覆于碳纸而得；

优选地，所述溶液由所述SiNC催化剂与活性炭以及Nafion按质量为5-10：1-5：1-2的比例溶于溶剂中而得；

优选地，所述溶剂中含有体积比为1-2：1-2的酒精和水；

优选地，所述空气阴极的厚度为0.2-0.6mm。

7.一种混合系钠–空气电池，其特征在于，所述混合系钠–空气电池包括权利要求6所述的空气阴极。

8.根据权利要求7所述的混合系钠–空气电池，其特征在于，所述混合系钠–空气电池还包括金属钠阳极；

优选地，所述金属钠阳极的面积为0.5-2cm^-2，厚度为0.5-2mm；

优选地，所述混合系钠–空气电池还包括固体电解质；

优选地，所述固体电解质为化学组成为Al₂O₃或Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的NASICON结构快离子导体；

优选地，所述固体电解质在25℃下的电导率为1.0-2.0×10^-3S/cm；

优选地，所述混合系钠–空气电池还包括水系电解液；

优选地，所述水系电解液的浓度为0.01-1mol/L。

9.一种混合系锌-空气电池，其特征在于，所述混合系锌-空气电池包括权利要求6所述的空气阴极；

优选地，所述混合系锌-空气电池还包括锌片阳极；

优选地，所述混合系锌-空气电池还包括水系电解液；

优选地，所述水系电解液含有6mol/L的KOH以及0.2mol/L的Zn(CH₃COO)₂。

10.一种准固态钠-空气电池，其特征在于，所述准固态钠-空气电池包括凝胶状的权利要求6所述的空气阴极；

优选地，所述准固态钠-空气电池还包括凝胶状阳极和固体电解质。