0.權(quán)利要求9所述的析氧催化劑，其中所述多個納米顆粒的尺寸為0. 5微米。
[0042] 11.權(quán)利要求7所述的析氧催化劑，進一步包括導(dǎo)電顆粒和與鍺酸鈷鋰的納米顆 粒組合的粘結(jié)劑。
[0043] 12.權(quán)利要求7所述的析氧催化劑，其中所述催化劑中鈷與鍺的比例為約1比1。
[0044] 13. -種用于將水電化學(xué)水氧化分解為氧和氫離子的電極，包括：
[0045] 基材；
[0046] 與所述基材接觸的活性材料，所述活性材料包括鍺酸鈷鋰；
[0047] 其中將水分解為氧和氫離子。
[0048] 14.權(quán)利要求13所述的析氧催化劑，其中所述鍺酸鈷鋰具有式：Li2C〇Ge04。
[0049] 15.權(quán)利要求13所述的電極，其中所述鍺酸鈷鋰包括尺寸小于1微米的多個納米 顆粒。
[0050] 16.權(quán)利要求15所述的電極，其中所述多個納米顆粒的尺寸為0. 5微米。
[0051] 17.權(quán)利要求13所述的電極，進一步包括導(dǎo)電顆粒和與鍺酸鈷鋰的納米顆粒組合 的粘結(jié)劑。
[0052] 18.權(quán)利要求13所述的電極，其中所述催化劑中鈷與鍺的比例為約1比1。
[0053] 19.一種用于氧化水的方法，包括下述步驟：
[0054] 提供包括鍺酸鈷鋰的電極；
[0055] 提供水和支持電解質(zhì)；以及
[0056] 將水和支持電解質(zhì)置于與鍺酸鈷鋰接觸，用施加的氧化過電勢催化水氧化為氧和 氫離子。
[0057] 20.權(quán)利要求19所述的方法，其中所述鍺酸鈷鋰具有式：Li2CoGe04。
[0058] 21.權(quán)利要求19所述的方法，其中所述鍺酸鈷鋰包括尺寸小于1微米的多個納米 顆粒。
[0059] 22.權(quán)利要求21所述的方法，其中所述多個納米顆粒的尺寸為0. 5微米。
[0060] 23.權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括導(dǎo)電顆粒和與鍺酸鈷鋰的納米顆粒組合 的粘結(jié)劑。
[0061] 24.權(quán)利要求19所述的電極，其中所述催化劑中鈷與鍺的比例為約1比1。
[0062] 25. -種形成水氧化催化劑的方法，包括下述步驟：
[0063] 提供LiOH;
[0064]提供GeO2;
[0065] 組合所述LiOH和GeO2，從而形成第一溶液；
[0066] 提供在溶劑中的CoCl2;
[0067] 組合所述第一溶液和在溶劑中的CoCl2，從而形成第二溶液；
[0068] 將所述第二溶液暴露于水熱反應(yīng)，從而形成Li2CoGe04。
[0069] 26.權(quán)利要求25所述的方法，其中所述溶劑是乙二醇。
[0070] 27.權(quán)利要求25所述的方法，其中所述水熱反應(yīng)包括在150攝氏度的溫度下將所 述第二溶液放置在水熱彈形高壓容器中72小時。
[0071] 28.權(quán)利要求25所述的方法，進一步包括水熱反應(yīng)之后的洗滌和干燥L(fēng)i2CoGe〇d9 步驟。
[0072] 29.權(quán)利要求28所述的方法，進一步包括干燥步驟之后的研磨Li2CoGeO4從而將 Li2CoGeO4分離為顆粒的步驟。
[0073] 通過下述的實施例進一步描述本發(fā)明，它們是實施本發(fā)明的具體方式的說明，并 不旨在作為限制在權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明的范圍。
[0074] 實施例
[0075] Li2CoGeO4 的制備
[0076] 通過在 20mL水中溶解 0? 05mol的LiOH和 0? 0125mol的GeO2合成Li2CoGe04。然 后，在一個單獨的容器中將〇.〇125molCoCl2溶解在IOmL的乙二醇中。然后在聚四氟乙烯 杯中將這兩種溶液混合在一起并且將其放置在如圖1所示的水熱彈形高壓容器裝置中。使 該裝置經(jīng)受150°C的溫度持續(xù)72小時。72小時以后，將該彈形高壓容器從熱源移開，并且 將固體用水過濾/洗滌，并且然后在真空爐中干燥一夜。干燥后，用研缽和研杵研磨該粉末 以分離固體顆粒。
[0077] 通過SEM(圖2)、X-射線衍射（圖3)和能量色散X射線（EDX)分析（圖4)檢測 最終的粉末。SEM圖像表明該Li2CoGeO4顆粒具有低于1微米并且約500nm的顆粒尺寸。 X-射線衍射證實了具有對應(yīng)于Li2CoGeO4的形成的峰的晶態(tài)組成。EDX數(shù)據(jù)結(jié)合圖5中的 ICP數(shù)據(jù)證實了包括Li、Co、Ge和0的材料的形成。另外，所形成的材料包括接近1:1的 Co:Ge比例。
[0078] 實施例II
[0079] Li2CoGeO4的循環(huán)伏安法（CV)
[0080] 使用全氟磺酸（nafion)作為粘結(jié)劑將Li2CoGeO4顆粒與炭黑組合并且然后滴入澆 注（dropcast)到玻璃碳電極上。為了檢驗催化活性，進行了循環(huán)伏安法實驗。
[0081] 用具有以重量計5:1:1的Li2CoGeO4:炭黑：全氟磺酸的活性材料澆注如圖6中所 示的旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置，其具有拋光的玻璃碳基材。以1600rpm的旋轉(zhuǎn)速度進行該電壓測 試。在電池中使用了 0.4MNaH2PO4O. 6MNa2SO4PH7 (O2飽和）的電解質(zhì)。以50mV/步驟進行 了用于水氧化的300-500mV過電勢范圍的恒電勢測量，保持每個步驟直到達到穩(wěn)態(tài)電流。
[0082] 如圖7中所示的Li2CoGeO4的塔菲爾曲線測量顯示：在同樣的條件和施加的過電勢 下，Li2CoGeO4具有每單位表面積比CoWO4顯著更好的性能以及與IrO2相當(dāng)?shù)男阅?。在pH 為7 (用于電化學(xué)電池分解水的所需pH范圍）下的Li2CoGeO4的性能特性，表明可使用水熱 反應(yīng)大規(guī)模制備的用于分解水的改進的電化學(xué)催化劑。
[0083] 本發(fā)明不限于上述的說明性的實施例。所描述的實施例并不旨在限制本發(fā)明的范 圍。在其中的變化、要素的其它組合以及其它用途將由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想到。由權(quán)利 要求的范圍限定本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種將水分解為氧和氫離子的水氧化催化劑，包含：鍺酸鈷鋰。
2. 權(quán)利要求1所述的水氧化催化劑，其中所述鍺酸鈷鋰具有式：Li 2C〇Ge04。
3. 權(quán)利要求1所述的水氧化催化劑，其中所述鍺酸鈷鋰包括尺寸小于1微米的多個納 米顆粒。
4. 權(quán)利要求3所述的水氧化催化劑，其中所述多個納米顆粒的尺寸為0. 5微米。
5. 權(quán)利要求1所述的水氧化催化劑，進一步包括導(dǎo)電顆粒和與鍺酸鈷鋰的納米顆粒組 合的粘結(jié)劑。
6. -種將水分解為氧和氫離子的析氧催化劑，包含：鍺酸鈷鋰。
7. 權(quán)利要求6所述的析氧催化劑，其中所述鍺酸鈷鋰具有式：Li 2C〇Ge04。
8. 權(quán)利要求6所述的析氧催化劑，其中所述鍺酸鈷鋰包括尺寸小于1微米的多個納米 顆粒。
9. 權(quán)利要求8所述的析氧催化劑，其中所述多個納米顆粒的尺寸為0. 5微米。
10. 權(quán)利要求6所述的析氧催化劑，進一步包括導(dǎo)電顆粒和與鍺酸鈷鋰的納米顆粒組 合的粘結(jié)劑。
【專利摘要】本發(fā)明涉及包括鍺酸鈷鋰的水氧化催化劑。具體地，本公開提供了用于催化水的氧化以產(chǎn)生氫離子和氧的方法或工藝、裝置和/或組合物。該催化劑包括鍺酸鈷鋰。
【IPC分類】H01M4-90
【公開號】CN104852058
【申請?zhí)枴緾N201410781679
【發(fā)明人】K·J·麥克唐納德, 賈鴻飛, 凌晨
【申請人】豐田自動車工程及制造北美公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2014年12月16日
【公告號】DE102014118669A1, US20150176144