[发明专利]一种利用KMnO4

说明书

一种利用KMnO₄直接氧化石墨纸上提高电催化性能的方法，包括以下步骤：(1)将石墨纸裁成长方形，经过丙酮、去离子水清洗干净，放置烘箱内烘干，得到烘干后的石墨纸，将其放聚四氟乙烯瓶中；(2)配置KMnO₄溶液；(3)取KMnO₄溶液，将其加入至步骤(1)中的放有石墨纸的聚四氟乙烯瓶中，然后再将该瓶放入不锈钢水热釜中，密封，反应；(4)待反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，将反应后的石墨纸经去离子水洗涤，干燥，得到MnO_x/GP电极。本发明的方法直接利用KMnO₄直接氧化石墨纸，石墨纸既是还原剂又可充当支撑活性物质的基底材料，还原产物MnO_x将生长于石墨纸薄片上，使得二氧化锰与石墨纸可以牢固结合，提高了电催化性能，活性物质不易脱落，使得电催化性能稳定。

技术领域

本发明属于电极材料制备技术领域，具体涉及一种利用KMnO₄直接氧化石墨纸，得到活性物质MnO_x，该物质与石墨纸基底可以牢固结合，从而得到高活性的MnO_x/GP电极，提高电催化的方法。

背景技术

锰元素来源丰富，探讨附着在集流体表面的锰氧化物其电催化性能，研究提高锰氧化物的电催化性能具有重要的实际意义。制约锰氧化物电催化性能的主要原因是导电性差。通过与碳纳米材料进行复合，提高其导电能力，有望增强其电催化性能。

水热法合成过程发生于反应釜中，以溶液为介质，通过对反应釜的加热，营造出高温、高压的环境，使得通常情况下难溶的或者不溶的一些物质能够溶解，并经历溶解、再结晶或熟化的过程，最终形成具有纳米结构材料。在活性基底上电沉积活性物质，可以呈现出极高的OER电催化活性，但经过循环测试之后，活性物质容易脱落，并且电催化性能有所降低。因此增强活性物质在表面的附着力对提高其性能起到关键作用。与基底发生化学反应，使活性物质与导电基底之间存在强偶联关系，获得附着牢固的活性电极是一种能有效提高材料OER电催化性能的手段。

在本方法中，我们用水热法以KMnO₄溶液作为氧化剂，与基底石墨纸发生化学反应，得到活性物质MnO_x，该物质与石墨纸基底可以牢固结合，从而得到高活性的MnO_x/GP电极，提高电催化的方法。

目前，国内外尚无利用KMnO₄直接氧化石墨纸，促使二氧化锰与石墨纸可以牢固结合，提高电催化性能的相关报道。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是利用简单的工艺，使得电催化剂与基底牢固结合；本发明要解决的技术问题之二是使用了水热法获得有效的电催化剂沉积层；本发明要解决的技术问题之三是利用简单的工艺提高了电极的电催化性能。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种利用KMnO₄直接氧化石墨纸上提高电催化性能的方法，包括以下步骤：

(1)将石墨纸裁成长方形，经过丙酮、去离子水清洗干净，放置在60℃烘箱内烘干至少6h，得到烘干后的石墨纸，将其放聚四氟乙烯瓶中；

(2)配置KMnO₄溶液；

(3)取20mL的KMnO₄溶液，将其加入至步骤(1)中的放有石墨纸的聚四氟乙烯瓶中，然后再将该瓶放入不锈钢水热釜中，密封，反应；

(4)待反应结束后，让反应釜自然冷却到室温，将反应后的石墨纸经去离子水洗涤4-5次，在60℃烘箱内干燥，得到MnO_x/GP电极。