[發(fā)明專利]一種層片狀空氣電極材料及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810143537.1 | 申請(qǐng)日： | 2018-02-12 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN108365300A | 公開(kāi)（公告）日： | 2018-08-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 龍劍平;胡安俊;舒朝著;劉云菡;陳建中 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 成都理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M12/06 | 分類號(hào)： | H01M12/06;H01M4/88 |
| 代理公司： | 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220 | 代理人： | 李英 |
| 地址： | 610000 *** | 國(guó)省代碼： | 四川;51 |
| 權(quán)利要求書(shū)： | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū)： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 空氣電極材料 黑色懸浮液 超聲處理 種層 制備 十二烷基苯磺酸鈉溶液 去離子水洗滌 化學(xué)穩(wěn)定性 催化活性 高度分散 溶液轉(zhuǎn)移 碳基陰極 真空烘箱 層片狀 反應(yīng)釜 副產(chǎn)物 副反應(yīng) 可逆性 鉬酸銨 硫脲 加熱 過(guò)濾 并用 表現(xiàn) | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種層片狀空氣電極材料的制備方法，包括以下步驟：將鉬酸銨和硫脲加入到十二烷基苯磺酸鈉溶液中，超聲處理；然后將超聲處理后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，并在200℃下加熱24h得到黑色懸浮液；將黑色懸浮液過(guò)濾并用去離子水洗滌數(shù)次，然后在真空烘箱中干燥，最后獲得具有高度分散的層片狀MoS2。該材料能夠有效避免使用碳基陰極涉及的副反應(yīng)，從而避免了副產(chǎn)物的形成，具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性和可逆性，并且對(duì)ORR和OER表現(xiàn)出良好的催化活性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰氧電池領(lǐng)域，具體涉及一種層片狀空氣電極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
Li-O2電池因其比能量高而被認(rèn)為是未來(lái)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)的鋰離子電池的替代方案。從根本上說(shuō)，Li-O2電池的比能量和可再充電性由陰極的氧還原反應(yīng)(ORR)和氧析出反應(yīng)(OER)速率及其相應(yīng)的過(guò)電位決定。許多材料，如碳納米結(jié)構(gòu)，貴金屬和金屬氧化物，已被用作Li-O2電池的催化劑。其中，摻雜碳納米材料(例如，石墨烯，碳納米管和Super P)顯示出顯著的ORR活性。然而，循環(huán)過(guò)程中碳和電解質(zhì)的降解(例如形成碳酸鹽等副產(chǎn)物)限制了其ORR活性的提高。為了解決碳陰極導(dǎo)致的諸多問(wèn)題，從而獲得高性能的Li-O2電池，構(gòu)建穩(wěn)定和高催化活性的無(wú)碳陰極來(lái)避免涉及碳基材料的副反應(yīng)是首要任務(wù)。開(kāi)發(fā)具有惰性的無(wú)碳材料引起了研究者的極大興趣。無(wú)碳催化劑如貴金屬和金屬氧化物顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性，但其僅表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR或OER活性。因此，找到與電解質(zhì)相一致的高活性和可逆的無(wú)碳催化劑仍然是開(kāi)發(fā)Li-O2電池的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)一種層片狀空氣電極材料，該材料能夠有效避免使用碳基陰極涉及的副反應(yīng)，從而避免了副產(chǎn)物的形成，具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性和可逆性，并且對(duì)ORR和OER表現(xiàn)出良好的催化活性。
本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種層片狀空氣電極材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將鉬酸銨和硫脲加入到十二烷基苯磺酸鈉溶液中，超聲處理；
2)然后將超聲處理后的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，并在200℃下加熱24h得到黑色懸浮液；
3)將黑色懸浮液過(guò)濾并用去離子水洗滌數(shù)次，然后在真空烘箱中干燥，最后獲得具有高度分散的層片狀MoS2(如圖1所示)。
所述鉬酸銨的量為0.1mmol，硫脲的量為2.8mmol。
所述十二烷基苯磺酸鈉溶液的濃度為0.2％w/w，且十二烷基苯磺酸鈉溶液的體積為60ml。
所述超聲處理時(shí)間為1小時(shí)。
一種層片狀空氣電極材料，通過(guò)上述一種層片狀空氣電極材料的制備方法制得。
該層片狀MoS2具有高的比表面積，還可以有效地促進(jìn)氧氣和電解質(zhì)的傳輸，無(wú)碳陰極避免了傳統(tǒng)碳基陰極涉及的副反應(yīng)，避免了副產(chǎn)物的形成，具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性和可逆性，并且對(duì)ORR和OER表現(xiàn)出良好的催化活性(如圖5所示)，具有MoS2陰極的Li-O2電池顯示出高的放電比容量和低的充電電位，以及良好的循環(huán)性(在100mAg-1的高電流密度下循環(huán)40次以上)。
該電極材料不僅可以應(yīng)用于Li-O2電池，也能運(yùn)用到其他儲(chǔ)能領(lǐng)域，如燃料電池，其他金屬-空氣電池，超級(jí)電容器等電子儲(chǔ)能器件。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
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