[發明專利]一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法

有效

• 申請號: 201910289810.6
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN110112427B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 程元徽;周圣杰;向中華;張寧遠;姜鵬
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/96;H01M12/06;H01M12/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）導電碳基體的預處理：將導電碳基體，用丙酮、無水乙醇有機溶劑和去離子水清洗，然后浸入硫酸和硝酸的混合酸中進行浸泡，處理完畢后完全干燥；

（2）聚合電解液的制備，選取可以電化學聚合的含氮元素有機配體、含磷元素的化合物作為反應物，將上述反應物溶于溶劑中，配制成聚合電解液，或進一步在上述聚合電解液中還包括可溶于所述溶劑的電解質；

（3）氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備，將步驟（1）的導電碳基體作為工作電極，上述所述的聚合電解液作為電解液，采用三電極體系，在導電碳基體上聚合生成含有氮、磷的聚合物，將反應完的導電碳基體進行干燥，將包覆有聚合物的導電碳基體放入惰性氣體中，設置好升溫程序，進行高溫煅燒，最終得到氮、磷雙摻雜碳基空氣電極。

2.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，導電碳基體為碳布、碳紙、碳纖維；含磷元素的化合物為含磷的有機物或/和無機物；含氮元素有機配體選自吡咯、吡啶；聚合電解液的溶劑選用水或有機溶劑；電解質為高氯酸鹽、氯化鉀、四丁基六氟磷酸銨。

3.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，含磷元素的化合物選用植酸，四丁基六氟磷酸銨。

4.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，在含氮元素有機配體進行電聚合時將含磷元素的化合物包覆或夾帶其中。

5.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，電化學聚合：利用恒電流法，恒電勢法，電流階躍法，循環伏安法進行電聚合。

6.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，各反應物的濃度均為0.1mol/L-1mol/L，電解質濃度為0.1mol/L-0.5mol/L。

7.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，煅燒過程在惰性氣體中進行，升溫速度為1-9℃/min；分為兩個加熱過程，第一個過程升溫至300-500℃后，恒溫1h-2h,然后再升溫至800℃-1000℃，恒溫1h-2h。

8.按照權利要求7所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，以5℃/min的升溫速率升至350℃并恒溫2h，再升溫至900℃，恒溫2h。

9.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，氮、磷雙摻雜碳基空氣電極結構為碳纖維表面包覆一層由含氮聚合物加含磷的物質煅燒后留下的碳骨架薄膜，薄膜厚度在1nm-200nm。

10.按照權利要求1所述的一種電化學輔助的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極的制備方法，其特征在于，所得到的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極為親水材料。

11.按照權利要求1-10任一項所述的方法制備得到的氮、磷雙摻雜碳基空氣電極。