[发明专利]锌空气电池用过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂

权利要求书

1.一种锌空气电池用过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂，其特征在于：催化剂中的活性组分为粒径在10~500nm范围内的Fe_xCo_yNi_zO（0<x<100%, 0<y<100%，0<z<100%）纳米颗粒，所述Fe_xCo_yNi_zO纳米颗粒均匀、稳定的分散在多孔碳材料中。

2.如权利要求1所述过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂， 其特征在于：所述过渡金属氧化物在催化剂中的质量担载量为0.01%~80%，余量为多孔碳载体。

3.如权利要求1所述的过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂，其特征在于：所述催化剂为多孔材料，孔径覆盖微孔、介孔和大孔，孔径大小为 0.1 nm~100 nm。

4.如权利要求1所述的过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂， 其特征在于：所述催化剂具有高比表面积结构，比表面积大小为：100 m²/g~2000 m²/g。

5.一种金属空气电池用过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1：以糖类为碳源，在80^oC~180^oC, 把过渡金属离子包括铁盐，钴盐，与镍盐中的一种，两种或者三种加入到粘性糖类溶液中搅拌均匀；

S2：在80^oC~180^oC，将碱性氢氧化物缓慢的加入到步骤S1制得的溶液中搅拌均匀，继续搅拌30min~4h, 得到过渡金属离子氢氧化物颗粒悬浮物；

S3：将得到的过渡金属离子氢氧化物颗粒悬浮物置于石英或陶瓷容器中，于惰性氛围和/或还原气体气氛下程序升温至目标温度，并在此目标温度下热处理得到黑色粉末；

S4：将得到的黑色粉末润湿，再加入一定量的二次蒸馏水加热煮沸，回流，过滤，干燥，得到目标产物过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂。

6.如权利要求5所述过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂的制备方法， 其特征在于：所述糖类为葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、淀粉、纤维素、糖原、木糖中的一种或两种以上； 所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、醋酸铁中的一种或两种以上；所述钴盐为硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴中的一种或两种以上；所述镍盐为硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍中的一种或两种以上；所述碱性氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠、氨水中的一种或两种以上；所述氢氧化物与过渡金属盐的物质的量的比为2:1~40:1；所述惰性和/或还原气体气氛为N₂、Ar、H₂ 中的一种或者两种以上的混合气体；所述碳化温度为500 ^oC~1100 ^oC。

7.如权利要求5所述过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂的制备方法， 其特征在于：所述步骤S1中糖类的质量百分浓度为30%~90% （溶剂为水），过渡金属盐溶液的溶剂为乙醇、水或二者的混合物，过渡金属盐于溶剂中的摩尔浓度为 1mM~1M；所述步骤S2中的加热温度为 80^oC~180^oC, 加热搅拌时间为30min~4h；所述步骤S3中的加热升温速率2~15^oC/min, 碳化时间为2~6h。

8.如权利要求1所述过渡金属氧化物高分散掺杂多孔碳催化剂，其特征在于：所述催化剂作为一种碱性氧化还原双功能催化剂，在金属空气燃料电池的应用。