[发明专利]多孔LaCr氧化复合材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于新型纳米材料领域，具体来说涉及一种多孔La Cr氧化复合材料及其合成方法。

背景技术

氧化-还原(ORR)反应是决定燃料电池和金属-空气电池的决定性因素，缓慢的动力学和复杂的反应机制迫切要求有开发新的高性能催化剂加速反应进行，目前Pt基催化剂仍然是最有效的ORR催化剂。但是，Pt的储量稀缺，价格昂贵，而且在燃料电池的工作环境下容易发生中毒、溶解，导致其稳定性下降。基于这个原因，迫切需求研究一种低成本、高效、非贵金属的ORR催化剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多孔La Cr氧化复合材料及其合成方法，该多孔La Cr氧化复合材料的化学式为La_xCr_2-xO₃(0.5≤x≤2)，可以提供更大的比表面积和更多的活性位点，获得更高的催化性能。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种多孔La Cr氧化复合材料，包括堆积在一起的La_xCr_2-xO₃颗粒，且La_xCr_2-xO₃颗粒之间形成连通的气体通道，其中，所述La_xCr_2-xO₃颗粒的直径为60-80nm，0.5≤x≤2。

在上述技术方案中，所述x优选为0.5-1.5。

在上述技术方案中，所述气体通道的宽度为40-250nm，优选为150-220nm。

在上述技术方案中，所述La_xCr_2-xO₃颗粒由两种氧化物材料组成，所述氧化物材料为La₂O₃+La₂CrO₆、La₂CrO₆+LaCrO₄或LaCrO₄+Cr₂O₃。

在上述技术方案中，当所述两种氧化物为La₂O₃+La₂CrO₆时，所述La_xCr_2-xO₃颗粒暴露出La₂O₃的(101)(002)晶面和La₂CrO₆的(002)(103)晶面。

一种上述多孔La Cr氧化复合材料的合成方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将La(NO₃)₃和Cr(NO₃)₃的混合物加入到溶剂溶液中并均匀分散，得到反应溶液，其中，按摩尔计，La(NO₃)₃和Cr(NO₃)₃的比为(1-3)：(1-3)；所述溶剂溶液 为乙二醇和甲醇的均匀混合溶液，且在所述溶剂溶液中，乙二醇和甲醇的体积比为1：(0.9-1.2)；

在所述步骤1中，在所述反应溶液中，镧、铬摩尔浓度和为1.8-2.2mol/L，优选为1.9-2.1mol/L。

在所述步骤1中，乙二醇和甲醇的体积比为1：(0.95-1.1)。

在所述步骤1中，按摩尔计，La(NO₃)₃和Cr(NO₃)₃的比为(0.5-1)：(2-3)。

在所述步骤1中，均匀分散选择搅拌或者超声。

步骤2，在步骤1所得的反应溶液中加入直径为200-320纳米的PMMA微球胶体模板，浸泡20-30小时，进行真空抽滤，得到包覆有反应溶液的PMMA微球胶体模板；

在所述步骤2中，所述PMMA微球胶体模板的直径为210-280nm。

在所述步骤2中，在所述反应溶液中加入PMMA微球胶体模板，浸泡22-26小时。