[發明專利]一種碳紙上原位制備空氣電極的方法及其應用

在審

• 申請號: 201910162623.1
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109873170A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 易清風;王婷;盛況
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M12/06
• 代理公司: 張家界市慧誠商標專利事務所 43209
• 代理人: 高紅旺

1.一種碳紙上原位制備空氣電極的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將碳紙于濃度為0.1 wt% 的曲拉通 X-100溶液中充分浸泡，然后將碳紙在大量水中浸泡，洗凈碳紙表面的曲拉通 X-100，然后空氣中干燥，將其中的一個表面用透明膠粘上，記為CP-1；將摩爾比為3:2 的Co(NO₃)₂·6H₂O和Ni(NO₃)₂·6H₂O溶于水，配成鈷離子濃度為33 mmol·L^-1的金屬鹽溶液；然后將該金屬鹽溶液快速倒入相同體積的濃度為3.3 wt%的2-甲基咪唑溶液中，形成混合溶液，緊接著將上述CP-1浸入該混合溶液中，并在溶液中保持一定時間；最后將CP-1取出，在大量水中浸泡，60^oC下干燥，記為CP@MOF；

（2）將上述CP@MOF浸入常溫下的雙氰胺飽和水溶液中，然后取出CP@MOF在60^oC下干燥，撕下其中一面的透明膠，記為CP@MOF-DCD；

（3）將上述CP@MOF-DCD在氮氣氣氛下，以4 ^oC·min^-1的升溫速度加熱到850 ^oC，并在此溫度下保持一定時間，然后自然冷卻到室溫，然后在原來撕下透明膠的那一面再次粘上透明膠，記為CP@NiCo-tube；

（4）以體積份計，將濃度為2 mg·mL^-1的多巴胺溶液、濃度為3.5 mg·mL^-1的過硫酸胺溶液以及濃度為0.1 mol·L^-1的磷酸鹽緩沖液(PBS)，按1:1:5的比例混合，然后迅速將上述CP@NiCo-tube置于該混合溶液中，靜止反應充分，隨后將CP@NiCo-tube取出，在大量水中浸泡除去雜質，空氣中干燥后撕去透明膠，再在40^oC真空干燥，記為CP@NiCo-tube@PDA；

（5）將上述CP@NiCo-tube@PDA在氮氣氣氛下，以4 ^oC·min^-1的升溫速度加熱到400 ^oC，在此溫度下保持一定時間后繼續以同樣的速度升溫到800^oC，并在此溫度下再保持一定時間然后自然冷卻到室溫，記為CP@NiCo-tube@C-N；

（6）在CP@NiCo-tube@C-N沒有涂催化劑的那一面，即原來粘透明膠的那一面上涂30wt%的PTFE乳液，室溫干燥后，在空氣中加熱到340^oC，并在此溫度下保持一定時間，得到空氣電極，記為CP@NiCo-tube@C-N-(electrode)。

2.根據權利要求1所述的碳紙上原位制備空氣電極的方法，其特征在于，步驟（1）中所述的一定時間是指2 h，4h，8h，或12h。

3.根據權利要求1所述的碳紙上原位制備空氣電極的方法，其特征在于，步驟（3）中，850 ^oC下保持3h。

4.根據權利要求1所述的碳紙上原位制備空氣電極的方法，其特征在于，步驟（5）中，400 ^oC下保持1 h，800^oC下保持2h。

5.根據權利要求1所述的碳紙上原位制備空氣電極的方法，其特征在于，步驟（6）中，340^oC下保持30min。

6.根據權利要求1所述的方法制備的空氣電極在堿性和中性鋅-空氣電池方面的應用。