一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种Gd掺杂Co3O4空心微米球电催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及锌空气电池的阳极催化剂制备
，具体涉及一种
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]现代工业的快速发展加剧了化石燃料的消耗，同时也带来了环境污染和能源短缺等问题，这些因素迫使世界能源消耗的消费结构做出调整，作为一种新型的能源转换技术，金属空气电池凭借其能量转换效率高，污染物排放少等优势受到了广泛的关注
。
锌空电池以金属锌为燃料，其原料来源广泛易得，其相较于直接液体燃料电池和氢氧燃料电池有着更高的能量密度；同时，反应的产物为水和锌氧化物，无污染性气体产生，清洁环保
。
实现这一设想的关键是开发先进的电催化剂，使其在所涉及的化学转化具有适当的催化效率和选择性
。
[0003]锌空电池充电反应中的阳极反应是碱性介质中的氧气析出反应（
OER
），其商业化催化剂为商业化的
RuO2或
IrO2。
但由于自然丰度较低，价格昂贵等原因制约了其发展
。Co
是一种较便宜的金属，用
Co
代替贵金属实现氧气的高效析出，可以在保持一定的催化活性和稳定性的同时，降低锌空气电池中催化剂的成本
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂及其制备方法与应用，所得
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂形貌规整，可高通量生产制备，且所制备的催化剂具有结构有序，比表面积大，活性位点多等优势，制备过程简单可行，重现性好，适合用作锌空气电池的阳极催化剂，具有比商业化
RuO2更好的
OER
电催化活性与稳定性
。
[0005]为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体的制备在超声条件下，向钴盐的乙二醇溶液中快速加入苯三甲酸溶液，充分混合均匀后，水热反应得
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（2）
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体的制备向
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体中加入钆盐溶液，油浴加热回流后，离心洗涤3‑5次，即得
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（3）
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备对
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体进行高温热解处理，在空气中退火数小时，即得
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂
。
[0006]作为改进的是，步骤（1）中所述的钴盐为氯化钴
、
硫酸钴
、
氟化钴
、
溴化钴
、
硝酸钴
、
钴氰化钾
、
醋酸钴
、
乙酰丙酮钴
、
或钴酸钠；钆盐为氯化钆
、
硝酸钆
、
乙酰丙酮钆
、
或醋酸钆
。
间苯三甲酸盐溶液，与
30 mL 乙二醇溶液充分混合均匀后，
150℃
水热反应 1 h
得
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（2）
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体的制备向上述所得
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体中加入
0.2 mmol 硝酸钆溶液，
70℃
油浴加热回流
1.8
小时后，离心洗涤3‑5次，即得
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（3）
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备对上述所得
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体进行高温热解处理，在空气中高温退火处理，升温速率为
0.5 ℃ / min
，目标温度
600 ℃
，保温时间
4 h
，自然冷却即得
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂
。
实施例7
[0024]一种
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体的制备在超声条件下，将
3 mmol 硫酸钴溶于
30 mL 乙二醇溶液，并快速加入
3 mmol 间苯三甲酸溶液，充分混合均匀后，
150℃
水热反应 1.6 h
得
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（2）
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体的制备向
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体中加入
0.4 mmol 硝酸钆溶液，
85℃
油浴加热回流2小时后，离心洗涤3‑5次，即得
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（3）
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备对
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体进行高温热解处理，在空气中高温退火处理，升温速率为
1 ℃ / min
，目标温度
550 ℃
，保温时间
3.2 h
，自然冷却即得
Gd
掺杂
Co3O4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体的制备在超声条件下，向钴盐的乙二醇溶液中快速加入苯三甲酸溶液，充分混合均匀后，水热反应得
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（2）
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体的制备向
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体中加入钆盐溶液，油浴加热回流后，离心洗涤3‑5次，即得
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体；（3）
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备对
Gd
掺杂的
Hollow Co
‑
Microsphere MOF
前驱体进行高温热解处理，在空气中退火数小时即得
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂
。2.
根据权利要求1所述的
Gd
掺杂
Co3O4空心微米球电催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的钴盐为氯化钴
、
硫酸钴
、
氟化钴
、
溴化钴
、
硝酸钴
、
钴氰化钾
、
醋酸钴
、
乙酰丙酮钴
、
或钴酸钠，步骤（2）中钆盐为氯化钆
、
硝酸钆
、
乙酰丙酮钆
、
或醋酸钆
。3.
根据权利要求1所述的一种
Gd
掺杂
C...

【专利技术属性】
技术研发人员：付更涛，宁树旺，刘启成，董温柔，王若彤，肖嘉毅，曾鑫，刘沁怡，唐亚文，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：