一种负载型四氧化三钴纳米复合催化剂及应用

摘要

本发明提供了一种负载型四氧化三钴催化剂及其制备方法，所述负载型四氧化三钴催化剂为固体粉末，粒径在10nm左右的四氧化三钴颗粒均匀负载在酸化炭黑表面，四氧化三钴在炭黑表面的预负载率范围为20%～100%，其对氧气还原反应具有高催化活性，而且制备工艺简单，成本低廉，四氧化三钴颗粒粒径易于控制，催化剂易于工业化生产。另一方面，将该催化剂制备成气体扩散电极，应用在氯碱工业氧阴极技术中。该电极在电解食盐水性能测试中表现出较低的槽电压，具有优异的氧气还原反应电催化活性，同时在碱性介质中保持良好的耐久性与稳定性。

主权项

一种负载型四氧化三钴纳米复合催化剂，所述催化剂为固体粉末，粒径在10nm的四氧化三钴颗粒均匀负载在酸化炭黑表面，四氧化三钴在炭黑表面的预负载范围为20%～100%，其制备方法包括以下步骤：（1）配置0.05 mol/L～0.2 mol/L的可溶性钴盐的乙醇或乙二醇溶液，将硝酸处理的炭黑加入溶液中，超声分散5min～30min，调节混合溶液的pH值为8～12，超声分散5min～30min，得到含有钴盐和炭黑载体的悬浊液；（2）把溶液倒入圆底烧瓶中，在磁力搅拌下进行冷凝回流，控制油浴温度在50℃～160℃，反应时间为8～12h，反应结束后，对反应液进行抽滤，洗涤，干燥，干燥条件为80℃，干燥12h，得到四氧化三钴催化剂前驱体固体粉末；（3）将得到的四氧化三钴催化剂前驱体固体粉末在空气气氛中进行热处理，处理条件为：以3～10℃/min的升温速率升温至200℃～400℃，保温焙烧时间为1～4h，随炉冷却，最终得到负载型四氧化三钴纳米复合催化剂。