[发明专利]制备锌空气电池空气电极石墨烯负载混合型催化剂的方法

说明书

本发明涉及一种锌空气电池空气电极用催化剂，具体涉及一种制备锌空气电池空气电极石墨烯负载混合型催化剂的方法。包括以下步骤：一：将氧化石墨烯超声分散与水中制备成氧化石墨烯水溶液；二：采用共沉淀法制备混合型催化剂；三：将二中制得的混合型催化剂、活性炭经超声分散于一中的氧化石墨烯水溶液中，继续超声至分散均匀；四：将三中的混合体系经干燥得到固体粉末，此固体粉末经高温还原得到目标产物。本发明通过将石墨烯与混合催化剂做成复合材料加入到锌空气电池的空气电极中，加快了催化效率，提高了电极的电导率，可大大提高锌空气电池的性能，扩展其使用领域。

技术领域

本发明涉及一种锌空气电池空气电极用催化剂，具体涉及一种制备锌空气电池空气电极石墨烯负载混合型催化剂的方法。

背景技术

锌空气电池是一种金属空气电池，以空气中的氧气作正极活性物质，金属锌作为负极，中性或碱性的电解质水溶液作为电解液。

由于正极活性物质来自电池的外部，无需占用电池的空间，在相同体积、重量的情况下，锌空气电池内可以装入更多的负极活性物质，使得锌空气电池比普通电池的容量高出很多，其理论比能量达到1350Wh/kg以上，实际比能量在1000Wh/kg以上，属于大容量高能化学电源。锌空气电池还具有比能量高、价格低廉、无污染等优点，因而锌空气电池的应用领域相当广阔，主要用于航海中的航标灯、无人观测站、无线电中继站、军事无线电发报机、电力汽车等，但是锌空气电池依然存在严重不足，比如：空气电极导电性差、催化效率低、电池大电流放电发热等严重限制了锌空气电池的发展。

近年来，石墨烯作为一种导电性好，比表面积大的二维材料获得关注，并广泛应用于超级电容电极材料领域。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的二维材料，由单层碳原子通过sp²其紧密堆积形成蜂窝状晶体结构。这种结构使得石墨烯具有特殊的力学光热性能，在单分子探测器、功能性复合材料、储能材料、催化剂载体等方面具有广泛的应用前景。特别地，石墨烯具有超高的导电性，电阻率仅约10^～6Ω·cm，是目前世界上电阻率最小的材料，同时石墨烯又具有良好的导热性能，有望改善新空气电池的不足。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了制备锌空气电池空气电极石墨烯负载混合型催化剂的方法，以改善锌空气电池导电性差、催化效率低、电池大电流放电发热的问题，为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种制备锌空气电池空气电极石墨烯负载混合型催化剂的方法，制备方法包括以下步骤：

步骤一：将氧化石墨烯超声分散于水中得到氧化石墨烯水分散液；

步骤二：制备镍锰混合催化剂；

步骤三：将活性炭及步骤二中制得的镍锰混合催化剂超声分散于步骤一中的氧化石墨烯

水分散液中，继续超声至分散均匀得到混合分散液；

步骤四：将步骤三中的混合分散液干燥得到固体粉末，固体粉末经高温还原得到目标产物。

作为优选，所述步骤一中氧化石墨烯水分散液浓度为0.1～20.0mg/ml，超声时间为2～12h。

作为优选，所述步骤二包括以下过程：

(1)配制碱性溶液；

(2)配制Ni(NO₃)₂和Mn(NO₃)₂的混合液；

(3)将(2)中的混合液和(1)中的碱性溶液缓慢滴入烧杯，并控制pH至混合液滴尽，得到悬浊液；

(4)持续搅拌，至(3)中的悬浊液的颜色不再改变；

(5)将(4)中的悬浊液抽滤、洗涤至中性得到固体；