一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl2电池正极催化材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl2电池正极催化材料及其制备方法，采用沥青焦活性炭作为模板，活性炭通过丰富的表面官能团与酞菁铁、酞菁铜结合，诱导酞菁颗粒纳米化，增大表观暴露面积，提高分散性使更多的活性位点充分暴露，有利于表面配位催化反应的发生；酞菁铜的掺杂诱导主催化材料酞菁铁发生晶格扭曲，颗粒进一步缩小，使催化材料有更大的比表面积，进一步提高催化活性。制备方法绿色环保，具有过程安全、操作简单、产物分散性好、产率高、制备周期短、成本低等特点。

说明书

技术领域

本发明属于电池正极催化材料技术领域，具体涉及一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

背景技术

锂-亚硫酰氯(Li/SOCl

碳正极作为正极活性物质SOCl

研究表明合适的正极催化材料是提高Li/SOCl

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

为了实现以上目的，本发明提供了一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.1～2.0g的邻苯二甲酸酐和0.02～0.2g的沥青焦活性炭混合均匀；

2)取0.1～2.0g的尿素、0.01～0.5g的钼酸铵、0.1～2.0g的六水合硫酸亚铁铵和0.01～1.0g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的混合物中充分研磨混合均匀；

3)将研磨好的原料在100～180℃温度下保温0.5～1.5h，再在200～350℃温度下保温1～5h，降至室温后取出，得到粗产物；

4)将粗产物研磨后浸洗，再抽滤后烘干，即得到酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

优选地，所述步骤1)中沥青焦活性炭的比表面积为500～2500m

优选地，所述步骤1)和步骤2)中在玛瑙研钵中研磨混合均匀。

优选地，所述步骤3)中先以1～20℃min

优选地，所述步骤3)中研磨好的原料放入刚玉坩埚，在马弗炉中加热。

优选地，所述步骤4)中采用去离子水进行浸洗。

优选地，所述步骤4)中浸洗包括：将产物置于去离子水中8～20h后，倒掉上层的浊液，再向其中加入去离子水，重复5～20次。

优选地，所述步骤4)中抽滤包括：用去离子水和无水乙醇分别抽滤3～6次。

优选地，所述步骤4)中烘干包括：在鼓风干燥箱中在50～80℃温度下干燥8～20h。

本发明还提供了一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

与现有技术相比，本发明采用沥青焦活性炭作为模板，活性炭通过丰富的表面官能团与酞菁铁、酞菁铜结合，诱导酞菁颗粒纳米化，增大表观暴露面积，提高分散性使更多的活性位点充分暴露，有利于表面配位催化反应的发生；制备酞菁铁、酞菁铜所需的的原料价格低，产率较高，有较好的成本优势；合成酞菁铁的原料采用六水合硫酸亚铁铵，相比于一般的亚铁盐不具有还原性，不易被氧化，基本上不能电离出亚铁离子，在水溶液都可以稳定存在，在合成及纯化过程中性质稳定；姜泰勒效应使得酞菁铜催化活性较弱，但是酞菁铜的掺杂诱导主催化材料酞菁铁发生晶格扭曲，颗粒进一步缩小，使催化材料有更大的比表面积，进一步提高催化活性。制备方法绿色环保，具有过程安全、操作简单、产物分散性好、产率高、制备周期短、成本低等特点。

附图说明

图1是本发明实施例制备的酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

图2是本发明实施例制备的酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

图3a是本发明实施例制备的酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供了一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.1～2.0g的邻苯二甲酸酐和0.02～0.2g的沥青焦活性炭在玛瑙研钵中混合均匀；沥青焦活性炭的比表面积为500～2500m

2)取0.1～2.0g的尿素、0.01～0.5g的钼酸铵、0.1～2.0g的六水合硫酸亚铁铵、0.01～1.0g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中混合均匀；

3)研磨好的原料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以1～20℃min

4)将粗产物研磨后用去离子水浸洗，再用去离子水和无水乙醇抽滤数次后烘干，得到酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

下面结合具体地实施例对本发明进行详细描述。

实施例1：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.41g的邻苯二甲酸酐和0.05g表面积为1400m

2)取0.6g的尿素、0.06g的钼酸铵、0.4g的六水合硫酸亚铁铵和0.05g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨混合均匀；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以5℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡10h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗12次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤5次；放入鼓风干燥箱中70℃干燥12h后取出，即得复合材料。

实施例2：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.82g的邻苯二甲酸酐和0.05g比表面积为800m

2)取0.61g的尿素、0.2g的钼酸铵、0.5g的六水合硫酸亚铁铵、0.02g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以10℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡15h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗8次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤4次；放入鼓风干燥箱中60℃干燥20h后取出，得到复合材料。

实施例3：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取1.0g的邻苯二甲酸酐和0.1g比表面积为2000m

2)取1.2g的尿素、0.1g的钼酸铵、0.8g的六水合硫酸亚铁铵、0.09g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以10℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡15h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗15次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤3次；放入鼓风干燥箱中50℃干燥20h后取出，得到复合材料。

实施例4：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.41g的邻苯二甲酸酐和0.06g比表面积为1000m

2)取0.8g的尿素、0.06g的钼酸铵、0.45g的六水合硫酸亚铁铵、0.05g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以6℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡18h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗12次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤5次；放入鼓风干燥箱中60℃干燥12h后取出，得到复合材料。

实施例5：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.41g的邻苯二甲酸酐和0.06g比表面积为1400m

2)取0.6g的尿素、0.06g的钼酸铵、0.4g的六水合硫酸亚铁铵、0.05g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以10℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡8h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗12次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤4次；放入鼓风干燥箱中70℃干燥12h后取出，得到复合材料。

实施例6：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.45g的邻苯二甲酸酐和0.06g比表面积为2000m

2)取0.6g的尿素、0.4g的钼酸铵、0.5g的六水合硫酸亚铁铵、0.1g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以12℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡8h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗12次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤6次；放入鼓风干燥箱中60℃干燥12h后取出，得到复合材料。

实施例7：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取0.1g的邻苯二甲酸酐和0.02g比表面积为500m

2)取0.1g的尿素、0.01g的钼酸铵、0.1g的六水合硫酸亚铁铵、0.01g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以10℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡20h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗5次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤5次；放入鼓风干燥箱中50℃干燥15h后取出，得到复合材料。

实施例8：

一种酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

1)取2.0g的邻苯二甲酸酐和0.2g比表面积为2500m

2)取2.0g的尿素、0.5g的钼酸铵、2.0g的六水合硫酸亚铁铵、1.0g的二水合氯化铜分别加入到步骤1)的玛瑙研钵中充分研磨；

3)研磨好的材料放入刚玉坩埚，在马弗炉中以20℃min

4)将制得的粗产物磨细后先用去离子水浸泡15h后，倒掉上层的浊液，换水浸洗15次；用去离子水和无水乙醇清洗、抽滤6次；放入鼓风干燥箱中80℃干燥8h后取出，得到复合材料。

对本发明实施例制备的酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭(FePc/CuPc/AC)Li/SOCl

对本发明实施例制备的酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

对本发明实施例制备的酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭Li/SOCl

综上所述，本发明以表面含有丰富官能团的大表面积沥青焦活性炭为模板，通过固相法原位合成酞菁铁/酞菁铜/沥青焦活性炭纳米复合材料。沥青焦活性炭提供了大的比表面积，酞菁铁、酞菁铜通过共价键和氢键与活性炭表面官能团结合，形成了稳定的结构，酞菁颗粒纳米化，有利于表面配位催化反应的进行。并且本发明操作过程简单，合成周期短，能耗低，产物的重复性高，产率大。经该方法制得的催化材料用于Li/SOCl

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。