[發明專利]一種層片狀空氣電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811086802.3
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109110814A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 龍劍平;胡安俊;舒朝著;候志前;梁冉曦;李嘉寶
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;H01M4/90;H01M12/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 陳治位

本發明涉及鋰氧電池領域，具體涉及一種層片狀空氣電極材料及其制備方法。將硫源材料和鉬源材料與分散劑溶液混合后均勻后，在190?210℃溫度下進行水熱反應23?32小時。該方法將硫源材料和鉬源材料與分散劑溶液混合后直接進行水熱反應，相對于現有技術中常見的多步驟操作方法，該方法操作簡單，制得的MoS₂電極材料具有更高的比表面積，能夠提供更多的催化活性位點，表現出更好的電化學性能。

技術領域

本發明涉及鋰氧電池領域，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

Li-O₂電池因其比能量高而被認為是未來能量儲存系統的鋰離子電池的替代方案。從根本上說，Li-O₂電池的比能量和可再充電性由陰極的氧還原反應(ORR)和氧析出反應(OER)速率及其相應的過電位決定。許多材料，如碳納米結構，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，循環過程中碳和電解質的降解(例如形成碳酸鹽等副產物)限制了其ORR活性的提高。為了解決碳陰極導致的諸多問題，從而獲得高性能的Li-O₂電池，構建穩定和高催化活性的無碳陰極來避免涉及碳基材料的副反應是首要任務。開發具有惰性的無碳材料引起了研究者的極大興趣。無碳催化劑如貴金屬和金屬氧化物顯示出優異的穩定性，但其僅表現出優異的ORR或OER活性。因此，找到與電解質相一致的高活性和可逆的無碳催化劑仍然是開發Li-O₂電池的關鍵挑戰之一。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種層片狀空氣電極材料的制備方法。

本發明的第二目的在于提供一種層片狀空氣電極材料。

為了實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：

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移到反應釜中，并在200℃下加熱24h得到黑色懸浮液；3)將黑色懸浮液過濾并用去離子水洗滌數次，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。

一種層片狀空氣電極材料的制備方法，包括：將硫源材料、鉬源材料以及分散劑溶液混合均勻后，在190-210℃溫度下進行水熱反應23-32小時。

一種層片狀空氣電極材料，采用如上述的層片狀空氣電極材料的制備方法制成。

本發明的有益效果是：

本發明提供的一種層片狀空氣電極材料的制備方法，包括：將硫源材料和鉬源材料與分散劑溶液混合后均勻后，在190-210℃溫度下進行水熱反應23-32小時。該方法將硫源材料和鉬源材料與分散劑溶液混合后直接進行水熱反應，相對于現有技術中常見的多步驟操作方法，該方法操作簡單，制得的MoS₂電極材料具有更高的比表面積，能夠提供更多的催化活性位點，表現出更好的電化學性能。

本發明提供的一種層片狀空氣電極材料，采用如上述的層片狀空氣電極材料的制備方法制成。該層片狀MoS₂具有高的比表面積，還可以有效地促進氧氣和電解質的傳輸，無碳陰極避免了傳統碳基陰極涉及的副反應，避免了副產物的形成，具有高度的化學穩定性和可逆性，并且對ORR和OER表現出良好的催化活性，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，以及良好的循環性(在100mAg^-1的高電流密度下循環40次以上)。該電極材料不僅可以應用于Li-O₂電池，也能運用到其他儲能領域，如燃料電池，其他金屬-空氣電池，超級電容器等電子儲能器件。

附圖說明