及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米金屬氧化物，具體地，涉及一種多孔MnCo204及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，社會(huì)的發(fā)展仍然離不開礦物燃料。礦物燃料的有限性以及導(dǎo)致的環(huán)境污染等問題，刺激人們?nèi)ラ_發(fā)清潔、可持續(xù)發(fā)展的能量轉(zhuǎn)換和儲能系統(tǒng)。02電化學(xué)的研究對推動(dòng)這種系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)揮著重要作用，如何提高氧氣還原(0RR)和析氧反應(yīng)(0ER)顯得尤其重要。目前只要有以下幾種方式催化氧氣還原(0RR)和析氧反應(yīng)(0ER):1)利用金屬鉑:雖然Pt類催化劑對0RR具有高效的催化性，但0ER催化性能差強(qiáng)人意。2)利用氧化釕、氧化銥:氧化釕、氧化銥是最好的0ER催化劑，但它們的0RR性能不如Pt。3)利用Pt/Ru/Ir合金:雖然有人將Pt、Ru、Ir結(jié)合在一起制備了合金，雙功能性能較好，但穩(wěn)定性較差。另外，貴金屬催化劑的量少、價(jià)格昂貴等原因，不能廣泛得到應(yīng)用。
[0003]最近，碳化物材料被廣泛地研究于氧氣還原(0RR)和析氧反應(yīng)(0ER)，雖然此類材料雙功能性質(zhì)較好，但是合成溫度較高(至少800°C )。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種多孔MnCo204及其制備方法和應(yīng)用，該多孔MnCo 204對0RR與0ER均具有優(yōu)異的催化性能，同時(shí)制備方法簡單，原料易得。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多孔MnCo204，該多孔MnCo204的粒徑為30-50nm，比表面積為 20_32m2/g。
[0006]本發(fā)明還提供了一種上述的多孔MnCo204的制備方法，包括:
[0007]1)將金屬鹽、表面活性劑、乙醇、水進(jìn)行混合以制得混合溶液；
[0008]2)將混合溶液進(jìn)行熱分解并收集產(chǎn)物；
[0009]3)將產(chǎn)物依次經(jīng)過水和乙醇洗滌，然后于空氣中煅燒制得多孔MnCo204;
[0010]其中，金屬鹽含有可溶性錳鹽和可溶性鈷鹽；優(yōu)選硝酸鈷和硝酸錳。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種如上述的多孔MnCo204在氧氣還原和析氧反應(yīng)中的應(yīng)用。
[0012]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過將可溶性錳鹽、可溶性鈷鹽于表面活性劑、乙醇和水組成的體系中進(jìn)行熱分解，然后洗滌和煅燒便可制得能夠同時(shí)對0RR與0ER具有催化性能的雙功能催化劑。該制備方法步驟簡便，原料易得進(jìn)而使得該多孔MnCo204能夠廣泛地應(yīng)用到0RR與0ER中。
[0013]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0014]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0015]圖1是實(shí)施例1中制得的MnCo204的掃描電鏡圖；
[0016]圖2是實(shí)施例1中制得的MnCo204的XRD圖；
[0017]圖3是實(shí)施例1中制得的MnCo204的0ER線性電勢掃描圖；
[0018]圖4是實(shí)施例1中制得的MnCo204的0RR線性電勢掃描圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明提供了一種多孔MnCo204，該多孔MnCo204的粒徑為30_50nm，比表面積為20_32m2/go
[0021]本發(fā)明還提供了一種上述的多孔MnCo204的制備方法，包括:
[0022]1)將金屬鹽、表面活性劑、乙醇、水進(jìn)行混合以制得混合溶液；
[0023]2)將混合溶液進(jìn)行熱分解并收集產(chǎn)物；
[0024]3)將產(chǎn)物依次經(jīng)過水和乙醇洗滌，然后于空氣中煅燒制得多孔MnCo204;
[0025]其中，金屬鹽含有可溶性錳鹽和可溶性鈷鹽，其中可溶性錳鹽和可溶性鈷鹽的種類以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是從成本以及制得的多孔MnCo204的催化效果上考慮，優(yōu)選硝酸鈷和硝酸錳。
[0026]在上述方法的步驟1)中，各原料的用量可以在寬的范圍為選擇，但是為了使得制得的多孔MnCo204具有更優(yōu)異的0RR與0ER催化性能，優(yōu)選地，在步驟1)中，相對于3-6mmol的金屬鹽，表面活性劑活性劑的用量為l-3mmol，乙醇的用量為15_60ml，水的用量為 15-60mlo
[0027]在上述方法的步驟1)中，在金屬鹽中各組分的用量可以在寬的范圍為選擇，但是為了使得制得的多孔MnCo204具有更優(yōu)異的0RR與0ER催化性能，優(yōu)選地，在金屬鹽中，可溶性錳鹽與可溶性鈷鹽的摩爾比為1:2。
[0028]在上述方法的步驟1)中，表面活性劑活性劑的種類可以在寬的范圍為選擇，但是為了使得制得的多孔MnCo204具有更優(yōu)異的0RR與0ER催化性能，優(yōu)選地，表面活性劑活性劑選自十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和牌號P123的表面活性劑中的一種或多種。
[0029]在上述方法的步驟1)中，熱分解的條件可以在寬的范圍為選擇，但是為了使得制得的多孔MnCo204具有更優(yōu)異的0RR與0ER催化性能，優(yōu)選地，在步驟2)中，熱分解至少滿足以下條件:熱分解溫度為480-700°C。
[0030]在上述方法的步驟1)中，煅燒的條件可以在寬的范圍為選擇，但是為了使得制得的多孔MnCo204具有更優(yōu)異的0RR與0ER催化性能，優(yōu)選地，在步驟3)中，煅燒至少滿足以下條件:煅燒溫度為500-700 °C，煅燒時(shí)間為2-6h。
[0031]并在本發(fā)明的步驟1)中，為了使得各物料能夠充分地混合，優(yōu)選地，混合在超聲的條件下進(jìn)行。
[0032]并在本發(fā)明的步驟3)中，為了防止固體表面殘留的水分對煅燒的影響，優(yōu)選地，在煅燒之前，方法還包括:將洗滌后的體系于60_80°C下烘干處理l_6h。
[0033]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種如上述的多孔MnCo204在氧氣還原和析氧反應(yīng)中的應(yīng)用。
[0034]以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035]實(shí)施例1
[0036]1)將 2mmol 的 Co (N03) 2、lmmol 的 Μη (Ν03) 2、2mmol 的 SDS (十二烷基磺酸鈉）、15ml去離子水和15ml乙醇超聲混合形成混合液；
[0037]2)將上述混合液在480°C下熱分解；
[0038]3)將分解的產(chǎn)物分別用去離子水、乙醇洗滌3次，接著放入80°C烘箱中烘干2h，然后在600°C的空氣中煅燒4h以制得多孔MnCo204。
[0039]實(shí)