CSO催化剂新合成方法推动锂空气电池发展

据报道，芝浦工业大学研究人员开发了一种合成CoSn（OH）6（CSO）更有效的方法。CSO是开发下一代锂空气电池所必需的高效的析氧反应（OER）催化剂，但目前合成CSO的方法复杂且速度慢。研究人员利用溶液等离子体工艺（一种在非热反应领域合成材料的领先方法），在20分钟内一步合成了具有优异OER催化性能的CSO纳米晶体，可以促进高能量密度电池制造。

电动汽车需要高能量密度的电池，理论上锂空气电池比锂离子电池能量密度更高，但在实际应用前，锂空气电池需要提高电池能效，提高循环特性，降低氧化还原反应充放电所需的过电位。因此，需要合适的催化剂加速电池内部OER。稀有且价格较高的贵金属氧化物，例如钌氧化物（RuO2）和铱氧化物（IrO2），通常被用作加速金属–空气电池OER的催化剂。价格更低的催化材料包括过渡金属，例如钙钛矿型氧化物和氢氧化物，对OER具有高活性。CSO是一种钙钛矿型氢氧化物，是一种有前景的OER催化剂。但目前合成CSO方法缓慢（超过12小时）且需要多个步骤。

研究人员使用X射线衍射仪显示，通过将pH值调整到10～12，可以从前体溶液合成高度结晶的CSO。通过透射电子显微镜，进一步显示CSO晶体呈立方体形状，尺寸约为100～300纳米。研究人员使用X射线光电子能谱法研究了CSO晶体的组成和结合位点，化合物中的钴为二价，锡为四价，并通过电化学方法研究了CSO作为OER催化剂的特性。结果表示，电流密度为10 mA·cm-2时，合成的CSO具有350 mV的过电位。在pH12下合成的CSO在所有合成样品中具有最好的催化性能，甚至比商业级的RuO2性能更优，特别是在10 mA·cm-2时，比市售的RuO2和可逆氢电极低104 mV。