[发明专利]碳纤维纸负载大长径比锌钴硫纳米线复合材料及其制备方法和电极应用

权利要求书

1.一种碳纤维纸负载大长径比锌钴硫纳米线复合材料，其特征在于：锌钴硫纳米线复合材料是由Zn_0.76Co_0.24S和CoS₂两种物相组成，纳米线的长度为5-10微米，直径为60-140纳米，在碳纤维纸上均匀分布。

2.如权利要求1所述的复合材料，其特征是复合材料中Zn：Co：S原子比为1：1.7：4.5。

3.如权利要求1或2所述碳纤维纸负载大长径比锌钴硫纳米线复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)配制Co(NO₃)₂·6H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O的混合溶液；

2)向混合液中加入尿素和氟化铵，混合液在室温下进行机械搅拌；

3)将其倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，将预处理好的碳纤维纸放入反应釜中，将反应釜放置在烘箱中，对其进行水热处理；

4)冷却后用去离子水反复冲洗，烘箱内干燥得到碳纤维纸上负载锌钴前驱体纳米线；

5)将硫磺粉与负载有前驱体产物的碳纤维纸分别放置在管式炉的上风口和中间部位，在氩气气氛下进行硫化，得到碳纤维纸负载锌钴硫纳米线复合材料。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的Co(NO₃)₂·6H₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O的浓度分别为8-12mmol/L，4-6mmol/L。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的尿素的浓度为45-55mmol/L，氟化铵的浓度为30-40mmol/L；所述的搅拌转速为200-600r/min，搅拌时间为20-40min。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的碳纤维纸用乙醇、去离子水各自超声10-15min的预处理；所述的反应釜在烘箱中反应的温度为90-120℃，反应时间为8-15h。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述的烘箱内干燥的温度为50-60℃，干燥时间为6-12h。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤5)中，所述的硫磺粉的量为400-600mg，硫化温度为450-500℃，相应的硫化时间为0.5-1h。

9.权利要求1的碳纤维纸负载大长径比锌钴硫纳米线复合材料直接作为电极应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，碳纤维纸负载大长径比锌钴硫纳米线复合材料无需额外添加导电剂和粘结剂及电极制备过程，直接作为电极在碱性体系中构成三电极体系用于电化学氧还原/氧析出性能的测试，以该碳纤维纸负载锌钴硫纳米线复合材料作为工作电极，以饱和甘汞电极为参比电极、铂片为对电极、1.0mol/L的KOH溶液为电解液组成三电极体系。