[發明專利]一種三維石墨烯基復合電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410070227.3
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103825030A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 謝健;劉雙宇;曹高劭;趙新兵
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M12/06;H01M4/90
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種三維石墨烯基復合電極，其特征在于，以三維多孔泡沫鎳為基體，基體上直接生長石墨烯，所述的石墨烯上直接生長花狀δ-MnO₂。

2.根據權利要求1所述的三維石墨烯基復合電極，其特征在于，所述的花狀δ-MnO₂的比表面積為100～120m²g^–1，直徑為5～10μm，花狀δ-MnO₂中單片δ-MnO₂厚度為3～4nm。

3.根據權利要求1或2所述的三維石墨烯基復合電極，其特征在于，所述的三維石墨烯基復合電極材料中花狀δ-MnO₂的承載量為0.45～1.5mg/cm²。

4.根據權利要求3所述的三維石墨烯基復合電極，其特征在于，所述的三維石墨烯基復合電極材料中石墨烯的承載量為0.5～1.5mg/cm²。

5.一種根據權利要求1～4任一權利要求所述的三維石墨烯基復合電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）以三維多孔泡沫鎳為基體，通過化學氣相沉積法，直接在基體上生長石墨烯，記為Ni/3D-G；

2）將KMnO₄和濃H₂SO₄溶于去離子水，攪拌均勻得到混合溶液，所述混合溶液中K⁺濃度為0.005～0.02mol/L；將步驟1）得到的Ni/3D-G浸入混合溶液，經70～120℃水熱反應1～5h，再經洗滌、干燥后得到負載有錳的氫氧化物的Ni/3D-G；

所述濃H₂SO₄與KMnO₄的摩爾比為0.25～1.0；

3）氬氣氣氛下，將步驟2）得到的負載有錳的氫氧化物的Ni/3D-G在200～500℃下焙燒1～4h，冷卻后得到所述的三維石墨烯基復合電極材料。

6.根據權利要求5所述的三維石墨烯基復合電極的制備方法，其特征在于，步驟2）所述的水熱反應溫度為70～95℃。

7.根據權利要求5或6所述的三維石墨烯基復合電極的制備方法，其特征在于，步驟3）所述的焙燒溫度為200～400℃。

8.一種根據權利要求1～4任一權利要求所述的三維石墨烯基復合電極在作為鋰-空電池的空氣電極中的應用。