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本期向大家推介的是苏州大学燃料电池领域的一项成果：一种具有双金属尖晶石结构的双功能氧电催化剂及其制备方法与应用
知识产权信息：
一种具有双金属尖晶石结构的双功能氧电催化剂及其制备方法与应用
专利号：ZL202211627084.2
专利类型：发明专利
专利权人：苏州大学
发明人：王萍 席瑞凡 徐晓婷 张岩 李媛媛 徐岚 刘福娟
背景技术：当今世界，全球对清洁能源和可再生能源的需求正持续增长，太阳能和风能是目前世界上应用最多的可再生能源资源，但是它们的能源供应在很大程度上取决于天气。因此，需要采用有效的能量储存和转换技术来补偿不稳定的太阳辐射和风能。在已有的储能技术中，金属-空气电池具有较高的理论能量密度，并且是从空气中获取氧气作为其阴极材料，因此成为了下一代电化学储能器件的重点关注对象。金属空气电池主要由三个部分组成：金属负极、电解液和涂有催化剂的气体扩散层组成的空气正极。其中正极催化剂材料极大程度制约着电化学反应的效率和稳定。
氧电催化是电化学和催化领域的热门研究方向之一，这主要是因为它对电化学能量转换和储能器件的研发具有重要意义。它涉及电化学系统中的氧电极反应，其中包括空气电池放电过程中的氧还原反应(ORR)和电池充电过程中阳极发生的析氧反应(OER)。
基于上述反应原理，为了将锌空气电池的ORR和OER动力学提高到实际应用水平，需要开发具备两种反应催化活性的双功能催化剂。研究发现，过渡金属氧化物的不同价态和丰富的晶体结构使它们具有优异的氧化还原电化学性质。此外，过渡金属还具有存量高、成本低等优点。因此，过渡金属/金属氧化物作为潜在的双功能电催化剂被广泛研究。
为提高过渡金属催化剂的稳定性，通常需要开发稳定且耐腐蚀的催化剂载体。二氧化钛作为一种过渡金属氧化物，其化学稳定性优于碳材料，可以防止电池运行过程中产生的电化学腐蚀，这将极大地提升催化剂在电化学过程中的催化能力。因其结构稳定、化学稳定性高、反应活性高、环境友好和成本低等优点，成为催化剂载体的理想材料。
成果简介：本发明涉及一种二氧化钛负载的具有双金属尖晶石结构的双功能氧电催化剂的制备方法。首先将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、乙酰丙酮钴和乙酰丙酮铁溶解在乙醇中，搅拌得到清澈透明的溶胶。将钛酸正四丁酯(TBT)溶解在酒精和醋酸的混合溶液中，得到溶液。两者混合后进行静电纺丝制成纳米纤维膜，经过高温退火得到双金属尖晶石催化剂。催化剂材料内部具有大量孔结构和纳米通道，有利于电子传导，尖晶石结构的双金属存在形式使得催化剂在氧电催化中表现出高起始电位、低过电位、高极限电流密度以及低过电位间隙。该催化剂材料制备工艺流程简单、成本低廉，在锌空气电池阴极等方面有着广泛的应用前景和价值。
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